Фамилия Дуненко — характерный пример украинской фамилии, образованной при помощи патронимического суффикса -енко. Этот суффикс, широко распространённый на Левобережной и Восточной Украине, буквально означает «маленький» или «сын», то есть Дуненко — это «сын Дуни» или «потомок Дуни».

Спор о происхождении самого имени Дуня сводится к двум основным версиям. Первая, и наиболее вероятная, связывает его с народной формой канонического имени Евдокия — Авдотья, сокращённо Дуня. В переводе с греческого Евдокия означает «благоволение», «превосходная». Таким образом, фамилия могла означать «сын Авдотьи» — распространённая практика, когда женщина после смерти мужа или в качестве главы семьи передавала своё имя детям.

Вторая версия, менее распространённая, но имеющая право на существование, выводит Дуня из диалектного названия дыни. В южнорусских и украинских говорах словом «дуня» могли называть бахчевую культуру. В этом случае прозвище Дуня получал либо хозяин бахчи, либо торговец дынями на рынке. Словообразовательная модель та же: прозвище отца (Дуня) перешло в фамилию сына (Дуненко).

С точки зрения географии, фамилия Дуненко бытует преимущественно в восточных областях Украины и в приграничных с ними регионах России, что полностью соответствует ареалу распространения суффикса -енко. Редкость фамилии указывает на её локальное происхождение: вероятно, в основе лежало не массовое имя, а узкое семейное прозвище или нечастое женское имя.