Фамилия Дубовенко образована по распространённой в украинской ономастике модели: к основе добавляется суффикс -енко, который изначально означал «маленький» или «сын» (сравните: «Иваненко» — сын Ивана). Таким образом, Дубовенко — это «сын Дубового» или «потомок человека по прозвищу Дубовой».

Прозвище Дубовой, лёгшее в основу фамилии, напрямую связано со словом «дуб». В славянской традиции дуб символизировал силу, твёрдость и долголетие, поэтому прозвище Дубовой могли дать крепкому, здоровому мужчине или упрямому, несгибаемому человеку. Вторая, не менее вероятная версия: Дубовым называли того, кто жил в дубовом лесу или рядом с дубравой. Такое прозвище могло закрепиться за жителем определённой местности, где дубовые рощи были характерной приметой ландшафта.

Поскольку суффикс -енко типичен для восточноукраинских фамилий (Полтавщина, Черниговщина, Слобожанщина), корни рода Дубовенко, скорее всего, лежат именно в этих регионах. Со временем прозвище Дубовой, изначально присоединённое к наследственному имени, полностью заменило его в повседневной жизни и в официальных документах, а в форме Дубовенко закрепилось как наследственная фамилия.

Стоит отметить, что в русском языке есть схожие фамилии — Дубов, Дубовский, Дубовцев, — но украинский суффикс -енко однозначно указывает на происхождение из малороссийской (украинской) среды. В отличие от фамилий на -ов, которые могли носить и крестьяне, и дворяне, фамилии на -енко в XVIII–XIX веках чаще всего принадлежали казачьим и крестьянским родам.