Фамилия Духовченко — яркий пример украинской модели фамильного словообразования с суффиксом -енко, который указывает на происхождение по отцу: «сын Духовченка» или «сын Духовца». Такие фамилии массово закрепились в Левобережной Украине (Полтавщина, Черниговщина, Слобожанщина) в XVII–XVIII веках и позже распространились по всей Российской империи. Суффикс -енко стал одним из самых узнаваемых маркеров украинской ономастики, и Духовченко стоит в одном ряду с тысячами подобных фамилий, образованных от прозвищ, имен или названий занятий.

Основа фамилии — «Дух» или «Духовый». Самая вероятная версия: прозвище Духовец (или Дух) давали человеку, имевшему отношение к церковной службе, — возможно, пономарю, певчему или сыну священника. В народной среде «духовным» могли назвать грамотного, набожного человека или того, кто пел в церковном хоре. Менее распространённое объяснение — прозвище по характеру: «духовный» в значении «одухотворённый», «мечтательный», «не от мира сего». В украинских говорах слово «дух» могло также означать «запах», но такая трактовка для фамилии маловероятна — прозвища с негативным оттенком редко становились основой для фамилий с уважительным суффиксом -енко.

Интересно, что фамилия Духовченко почти не встречается в центральных великорусских губерниях — её ареал чётко привязан к бывшим землям Войска Запорожского и Гетманщины. В дореволюционных переписях она фиксируется в Харьковской, Полтавской и Екатеринославской губерниях. Это говорит о том, что предки носителей фамилии были, скорее всего, либо казаками, либо крестьянами, жившими на церковных землях. В сословном плане «духовные» прозвища не обязательно указывали на принадлежность к духовенству: часто так называли мирян, исполнявших при храме вспомогательные обязанности.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Духов, Духовский, Духовцев, Духовной — показывает, что Духовченко стоит особняком именно благодаря уменьшительно-патронимическому суффиксу. Если Духов — это просто «сын Духа», то Духовченко буквально значит «маленький Духовец» или «внук Духа», что подчёркивает более позднее образование фамилии. В современной Украине фамилия остаётся редкой, но не исчезнувшей — её можно встретить в Киевской и Черкасской областях, а также среди потомков украинских переселенцев в Краснодарском крае и на Дальнем Востоке.