Фамилия Фомишенко — яркий пример восточнославянской модели фамилий на -енко, которая в первую очередь характерна для Украины. Суффикс -енко исторически означал «маленький», «сын» или «потомок», то есть Фомишенко — это буквально «маленький Фома» или «сын Фомы». Основа фамилии — имя Фома, которое пришло на Русь из греческого языка и означает «близнец». Таким образом, родоначальника этой фамилии звали Фома, и его дети или внуки получили прозвище Фомишенко, которое со временем закрепилось как наследственное имя.

Особенность именно этой фамилии — двойной суффикс: -иш- и -енко. В украинской ономастике форма Фомишенко могла возникнуть как вариант от Фомич (сын Фомы) с добавлением уменьшительно-ласкательного суффикса -иш-, что даёт значение «внук Фомы» или «потомок Фомича». Это делает фамилию не самой распространённой среди «фоминых»: чаще встречаются Фоменко, Фомичев или Фомин. Фомишенко — более редкая и локальная форма, указывающая на конкретную ветвь рода.

Географически фамилия тяготеет к центральным и восточным регионам Украины, особенно к Полтавщине, Черкасщине и Слобожанщине. В Российской империи носители фамилии в основном числились в мещанском и казачьем сословиях. Среди запорожских казаков имя Фома было распространено, и потомки могли получить фамилию с окончанием -енко, что подчёркивало их происхождение от конкретного казака Фомы. В документах XIX века фамилия встречается в метрических книгах Харьковской и Екатеринославской губерний.

В русском языке фамилия сохранила украинское написание через «и», хотя в некоторых случаях могла русифицироваться до Фомишенков. Ударение в фамилии обычно падает на второй слог — ФомИшенко, но в украинском произношении возможен вариант на третий слог. Несмотря на очевидную связь с именем Фома, стоит отметить, что прозвище Фома в народе иногда давали не только по имени, но и по сходству с библейским персонажем — недоверчивому человеку. Однако для фамилии Фомишенко основное происхождение всё же крестильное, без прозвищной подоплёки.