Фамилия Домаренко образована по распространённой в восточных и южных землях Руси модели: прозвище плюс украинский патронимический суффикс -енко. Суффикс -енко указывает на потомка по мужской линии и буквально означает «маленький», «сын» или «ученик». Таким образом, Домаренко — это «сын Домаря».

Основа фамилии — прозвище Домарь. Слово «домарь» в старину обозначало человека, который имел отношение к дому, но не как хозяин, а скорее как смотритель, управляющий или содержатель постоялого двора. В некоторых говорах «домарь» — это тот, кто сдаёт жильё внаём, держит квартиры для приезжих. Поэтому не исключено, что основатель рода Домаренко промышлял именно этим: владел избой, где за плату останавливались чужие люди, или управлял чужим хозяйством.

Позже прозвище Домарь, первоначально присоединённое к наследственному имени, полностью заменило его как в повседневной жизни, так и в официальных документах. Фамилия закрепилась за потомками, и суффикс -енко окончательно оформил её как родовую.

Интересно, что в отличие от более частых фамилий на -енко, образованных от крестильных имён (Иваненко, Петренко), Домаренко происходит от прозвища, связанного с бытовым укладом. Редкость основы делает фамилию локально привязанной: такие «бытовые» прозвища чаще всего встречались в среде черниговского и полтавского казачества, где человек получал фамилию не по отцу, а по роду занятий или характерной черте.

Спорных версий у фамилии немного. Можно было бы предположить связь с польским «domar» (мечтатель, фантазёр), но это маловероятно: фамилия явно сформировалась в восточнославянской среде, где корень «дом» всегда был центральным. Поэтому версия с домовым хозяйством или содержанием жилья остаётся основной и наиболее правдоподобной.