Фамилия Дозоренко — одна из тех, в которых суффикс подсказывает географию происхождения почти безошибочно. Типичная украинская модель на -енко, означающая «сын» или «потомок», указывает на формирование фамилии в среде, где этот патронимический формант был основным: в центральных и восточных землях Украины, а также на юге России, куда фамилию могли принести переселенцы. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, Дозоренко не говорит о принадлежности отцу через притяжательное прилагательное, а прямо называет человека «маленьким Дозором» или «сыном Дозора».

Основа фамилии — прозвище или нецерковное имя Дозор. Его значение прозрачно: «дозор» — это военный сторожевой отряд, разведка, а также сама служба наблюдения. В старину «дозором» называли и человека, выполняющего такую работу. Прозвище Дозор могли дать бдительному, внимательному человеку, который первым замечал опасность, или же тому, кто нёс караульную службу. В словаре древнерусских личных имён встречаются случаи, когда прозвища, образованные от военных терминов, закреплялись за детьми как родовое имя, а затем переходили в фамилию.

Менее вероятная, но допустимая версия связывает фамилию с глаголом «дозирать» (дозорять) — то есть «присматривать, надзирать». В этом случае Дозоренко — потомок надсмотрщика или старосты, следившего за порядком. Однако первая версия с военной стражей встречается в ономастике чаще, поскольку прозвища по роду занятий и личным качествам были более распространены, чем прозвища по должности.

В писцовых книгах XVII века встречаются крестьяне и казаки с прозвищем Дозор, но фамилия Дозоренко в такой форме фиксируется позже — в основном в ревизских сказках и метрических книгах XIX века на территории Полтавской, Черниговской и Харьковской губерний. Это подтверждает её украинское происхождение и связь с казачьей средой, где военная терминология была повседневной.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Дозоров, Дозорцев, Дозорский — показывает, что Дозоренко стоит особняком: это единственная фамилия с типично украинским патронимическим суффиксом, тогда как остальные образованы по русской модели. Если Дозоровы могли быть потомками человека по прозвищу Дозор из северных или центральных областей России, то Дозоренко почти наверняка указывает на предка-выходца с Украины.