Фамилия Домченко — типичный пример украинской фамилии, образованной с помощью уменьшительно-ласкательного суффикса -енко. Эта модель в XVII–XVIII веках была самой распространённой в Поднепровье и на Левобережной Украине: суффикс -енко буквально означал «сын» или «потомок». Так Домченко — это «сын Домки», а Домка — народная форма крестильного имени Доминик или реже — Дометий.

Основа Дом- восходит к латинскому Dominicus («господский», «принадлежащий Господу»). Имя Доминик в православной традиции встречалось нечасто, но на Украине и в южнорусских землях его уменьшительные формы (Дома, Домка, Домко) бытовали вполне обычно. Поэтому предок носителя фамилии с большой вероятностью носил имя Домка — неофициальное, домашнее, которое затем закрепилось в качестве родового прозвища.

Интересно, что фамилия Домченко почти не встречается в северных и центральных регионах России — её ареал традиционно охватывает Черниговскую, Полтавскую, Харьковскую области, а также прилегающие районы Курской и Воронежской губерний, куда переселялись украинские крестьяне в XVIII–XIX веках. В Белоруссии Домченко тоже редка, и это дополнительно указывает на её украинские корни.

С точки зрения социальной истории, Домченко — фамилия, которая не принадлежала дворянству. В реестрах казацкой старшины и шляхты её нет: это фамилия крестьянская или казацкая, возникшая в среде свободного сельского населения. Никакой географической привязки к конкретному селу или городу не сохранилось — фамилия рассеяна по всей украинской диаспоре.

В русском языке фамилия склоняется по образцу существительных второго склонения: Домченко, Домченко, Домченко (неизменяемая в мужском и женском вариантах), хотя в бытовой речи иногда можно услышать вариант «у Домченка» — это калька с украинской модели. В официальных документах правильнее оставлять без изменений.