Фамилия Дузенко образована по распространённой украинской модели с суффиксом -енко, который в XVI–XVII веках указывал на «малого» или «сына»: Дузенко — буквально «сын Дузи» или «потомок человека по прозвищу Дузя». Основа фамилии — прозвище, и его значение неоднозначно.

Самая вероятная версия лежит в псковских говорах, где «дузя» означала бедного, неимущего человека. Если предок получил такое прозвище, оно отражало его социальное положение — скорее всего, крестьянское или мещанское. Однако есть и другая возможность: в польском языке слово duży значит «большой, сильный, мощный», а в украинском ему родственно «дужий» (крепкий, дюжий). В таком случае прозвище могло указывать на физическую силу и стать основателя рода. Эта версия тоже правдоподобна и не противоречит географии фамилии: Дузенко — фамилия украинского ареала, где «дужий» — обычное слово.

Менее убедительно выглядит связь с азербайджанским düz («добрый»). Для украинской фамилии, сформированной на восточнославянской почве, такое заимствование маловероятно без письменных или исторических подтверждений, поэтому эту версию стоит считать гипотетической.

Фамилия Дузенко закрепилась в наследственном употреблении, вытеснив личное имя предка, — типичная история для украинских фамилий на -енко, которые к XVIII веку стали передаваться по мужской линии как родовое имя.