Фамилия Дунисенко — характерный пример украинской фамилии, образованной по патронимической модели. Её основа — мужское имя или прозвище Дунис, которое является уменьшительной формой от имени Авдон, Авдей или, реже, Евдоким. В украинской и белорусской народной среде имена часто усекали и смягчали: Авдон → Дун → Дунис. Суффикс -енко (в значении «потомок», «маленький», «сын») встраивает фамилию в самый массовый тип украинских фамилий, распространённый на Левобережье, Слобожанщине и в южных степях.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще встречаются в северных и центральных русских регионах, Дунисенко указывает на происхождение предка из казацкой или крестьянской среды Украины XVII–XVIII веков. Суффикс -енко в те времена был не просто формальным родовым окончанием, а буквально означал «сын такого-то»: Дунисенко — «сын Дуниса». Со временем отчество закрепилось как наследственная фамилия.

Встречаются и более редкие варианты написания — Дунищенко, Дунисов, Дунисько, но Дунисенко остаётся наиболее устойчивым. Фамилия не имеет отношения к географическим названиям или профессиям, что делает её чисто родовой: она говорит лишь о том, что предка звали Дунисом. В дореволюционных переписях носители этой фамилии фиксировались преимущественно в Черниговской, Полтавской и Харьковской губерниях.

Поскольку имя Дунис никогда не было каноническим церковным, фамилия отражает народную, бытовую традицию имянаречения. Именно такие «неофициальные» формы и дают сегодняшнему носителю прямую связь с повседневной жизнью предков, где не было строгой записи по святцам, а были прозвища и ласкательные сокращения.