Фамилия Голененко — яркий пример украинской модели фамилий на -енко. Этот суффикс, самый распространённый в украинской ономастике, изначально означал «маленький» или «сын такого-то». Голененко — буквально «сын Голеня» или «малый Голень». Вопрос в том, что скрывалось за этим прозвищем Голень.

Правдоподобнее всего версия, что в основе лежит прозвище Голень от слова «голень» — часть ноги. Такие прозвища по частям тела давали не случайно: их получали люди с заметной внешней особенностью — длинными, тонкими или, наоборот, кривыми ногами. В русских говорах «голень» могла означать и «голое место», что тоже могло стать метким прозвищем для лысого или брившегося наголо человека.

Менее вероятна, но возможна связь с диалектным «голя» (голь, беднота) или «голый» в значении «бедный». Однако при таком корне мы бы ждали формы Голенко или Голененко с одним «н» — как в фамилиях Бедненко, Худенко. Двойное «н» в Голененко как раз указывает на основу «голень»: суффикс -енко присоединился к полной форме прозвища, а не к корню.

Географически фамилия тяготеет к центральной и левобережной Украине — Полтавщине, Черниговщине, Сумщине. Именно в этих регионах модель на -енко господствовала ещё с XVII века, вытеснив польские фамилии на -ский и русские на -ов. В сословном отношении предки Голененко с высокой вероятностью были казаками или крестьянами, а не шляхтой — суффикс -енко в малороссийских землях закрепился именно за непривилегированными слоями.

В русском языке фамилия не склоняется, если принадлежит женщине (Елена Голененко), и склоняется как существительное второго склонения у мужчин (Ивана Голененко). В украинском языке склонение иное: Голененка, Голененкові, Голененком.