Фамилия Гайноваленко — редкий пример, где в одной словообразовательной конструкции соединились сразу два компонента: прилагательное Гайнов и суффикс -енко. Такая модель нетипична: обычно -енко присоединяют к основе имени или прозвища (Иван → Иваненко, Гаврила → Гавриленко), а здесь основой послужила уже готовая фамилия на -ов. Это указывает на то, что Гайноваленко — вторичная, «внутрисемейная» фамилия. Её могли дать детям или потомкам человека по фамилии Гайнов, чтобы подчеркнуть родство: буквально «сын Гайнова» или «из семьи Гайновых». Такая практика встречалась в украинских и южнорусских говорах, где суффикс -енко играл роль отчества или родового прозвища, а позднее закрепился как наследственная фамилия.

Основа Гайнов восходит к прозвищу или имени Гай. В ономастике известно несколько версий происхождения этого корня. Самая вероятная — от тюркского слова «гай» (сила, мощь) или от диалектного украинского «гай» (лес, роща). В первом случае прозвище Гай могли дать крепкому, сильному человеку. Во втором — жителю у леса или тому, кто занимался лесным промыслом. Встречается также версия, что Гай — это сокращённая форма от канонического имени Гай (от латинского Gaius), но для крестьянской среды XVIII–XIX веков это маловероятно: такое имя было редкостью за пределами духовенства.

Географически фамилия Гайноваленко привязана к зоне украинско-русского пограничья — Слобожанщине, Полтавщине, Курской и Воронежской губерниям. Именно там суффикс -енко был самым распространённым способом образования фамилий, а двойные конструкции с прибавлением -енко к уже готовой фамилии фиксируются в метрических книгах второй половины XIX века. Переселенцы с этих территорий могли унести фамилию на Кубань, Дон и в Сибирь.

Важная деталь: написание фамилии с двумя «н» (Гайноваленко, а не Гайоваленко) указывает, что она образована не от имени Гай, а именно от фамилии Гайнов. Если бы основой было имя Гай, форма звучала бы как Гаенко или Гайченко. Двойное «н» — прямое доказательство того, что перед нами «фамилия от фамилии», что делает её любопытным объектом для историков языка: она зафиксировала момент, когда отчество или прозвище уже превратилось в наследственное имя рода, и его потребовалось уточнить для следующего поколения.