Фамилия Дунченко — яркий пример восточноукраинской модели фамилий на -енко, которая в XVII–XVIII веках была распространена в Поднепровье и Слобожанщине. Этот суффикс изначально имел значение «маленький», «сын» или «ученик», то есть Дунченко — буквально «сын Дуни» или «потомок Дуни».

Спор о том, что скрывается за основой Дун-, сводится к двум основным версиям. Первая и самая распространённая — фамилия происходит от женского имени Авдотья, народной формы канонического имени Евдокия (греч. «превосходная, милая»). В быту имя сокращали до Дуня, отсюда и Дунченко. Такая модель, когда фамилия образовывалась от имени матери, встречается реже, чем от имени отца, но в украинской традиции она вполне обычна: она могла указывать на то, что мать была главой семьи или что ребёнок воспитывался без отца.

Вторая версия — прозвищная. В южных говорах «дуней» называли дыню. В этом случае прозвище Дуня мог получить хозяин бахчи, торговец дынями или человек с крупной круглой головой. Обе версии имеют право на существование, но имя Авдотья как источник фамилии встречается в ономастических справочниках чаще — прозвище от названия дыни было бы скорее локальным и редким.

С точки зрения географии, фамилия Дунченко и сегодня остаётся преимущественно украинской, с заметной концентрацией в центральных и восточных областях. В России она встречается реже и часто оказывается принесённой переселенцами с Украины в периоды аграрных миграций конца XIX — начала XX века.