Фамилия Долиненков — наглядный пример того, как географическое название становится родовым именем. Её основа — топоним Долинка или Долинск. Таких сёл и деревень в России и на Украине десятки, особенно в степных и лесостепных зонах, где балки и ложбины называли долинами. Житель такой местности по прозвищу Долиненко — «человек из Долинки» — и дал начало фамилии.

Суффикс -енко в основе указывает на украинское или южнорусское происхождение. В XVII–XVIII веках это был один из самых распространённых патронимических и топонимических суффиксов на Левобережье и Слобожанщине. А вот окончание -ов — уже чисто русский адаптационный элемент. Когда носитель фамилии Долиненко переселялся в великорусские губернии или попадал в переписные книги, его фамилию нередко русифицировали, добавляя типовой суффикс принадлежности. Так Долиненко превратился в Долиненкова — «сын Долиненко».

Менее вероятная, но возможная версия — прозвище от нарицательного «долина» в переносном смысле. В диалектах «долина» могла означать низкое место, низину, и так могли прозвать человека, жившего в низине у реки. Однако в этом случае логичнее была бы форма Долинников или Долинский, а не Долиненков.

Сословная принадлежность предков Долиненковых, скорее всего, крестьянская или однодворческая. Фамилии на -енко с последующей русификацией характерны для государственных крестьян южных уездов, которых в XIX веке переселяли в Поволжье и на Урал. География бытования фамилии сегодня — Курская, Белгородская, Воронежская области, а также места позднего расселения: Ростовская область и Краснодарский край.

Словообразовательная модель проста: географическая основа (Долинк-) + топонимический суффикс -енк- + русский патронимический суффикс -ов. Ударение в фамилии обычно падает на второй слог: Доли́ненков, реже на третий — Долиненко́в, что тоже встречается в устной традиции и зависит от регионального говора.