Фамилия Евстратенко — типичный пример украинской модели образования фамилий на -енко. В основе лежит крестильное имя Евстратий, которое пришло на Русь из греческого языка и означает «добрый воин». В быту имя сократилось до более короткой формы Евстрат, и именно от неё образовалась фамилия.

Суффикс -енко в украинской ономастике выполняет роль отчества: Евстратенко буквально означает «сын Евстрата». Такая форма указывает на патронимическое происхождение, когда фамилию давали по имени отца. В XV–XVII веках этот суффикс был особенно распространён в центральных и восточных землях Украины, поэтому географически носители фамилии чаще всего связаны с этими регионами.

Интересно, что имя Евстратий в православной традиции носил один из святых мучеников, почитаемых на Руси. Скорее всего, основатель рода Евстратенко имел высокий социальный статус, поскольку полные церковные имена в те времена чаще давали людям из зажиточных или грамотных слоёв. Впрочем, не исключено, что прозвище Евстрат мог получить и простой человек, отличавшийся воинским нравом или служивший в казацком войске.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Евстратов, Евстратьев, Евстратенков — показывает, что украинская модель на -енко сохранилась в более архаичном виде, тогда как русские варианты оформились через суффиксы -ов/-ев. Сегодня фамилия Евстратенко встречается не только на Украине, но и в южных областях России, что объясняется историческими переселениями и смешением населения.