Фамилия Дубенко образована по распространённой в украинской, белорусской и южнорусской традиции модели с суффиксом -енко. Этот суффикс изначально означал «маленький», «сын» или «потомок», то есть Дубенко — буквально «сын Дуба». В основе фамилии лежит прозвище Дуб. В народе дубом называли не только само дерево, но и человека — обычно крепкого, надёжного, упрямого или простоватого. Дубом могли прозвать и того, кто жил в дубовой роще или владел дубравой.

Прозвище Дуб со временем закрепилось как наследственное имя и в документах заменило прежнее личное имя. Форма Дубенко показывает, что носитель фамилии — потомок человека по прозвищу Дуб. Такие фамилии на -енко особенно типичны для Поднепровья и Левобережной Украины, где они массово фиксируются уже в XVI–XVII веках. В России фамилия Дубенко встречается реже, но тоже известна, особенно в областях, граничащих с Украиной.

Стоит различать фамилию Дубенко и фамилию Дубов. Дубов — чисто русская фамилия с суффиксом принадлежности -ов, указывающая на зависимость от хозяина или места («чей?» — Дубов). Дубенко же — патронимическая модель «сын Дуба», характерная для восточнославянских земель, где суффикс -енко был основным способом обозначения потомства.