Фамилия Граборенко — характерный пример украинской модели образования с суффиксом -енко, который в XVI–XVIII веках закрепился на Левобережной и Слободской Украине. Этот суффикс, по наблюдениям Б. Унбегауна, изначально имел значение «малый», «сын», — то есть Граборенко буквально понималось как «сын Грабора». Со временем патронимическая связь ослабла, и фамилия стала наследственной, передаваясь уже безотносительно к имени отца.

Основа фамилии — прозвище Грабор. Его происхождение почти наверняка связано с диалектным словом «грабарь» (землекоп, могильщик), которое пришло в украинские и южнорусские говоры из польского grabarz. Польское слово, в свою очередь, восходит к немецкому Graben — «канава» или Grab — «могила». Таким образом, первый носитель прозвища Грабор, скорее всего, занимался рытьём могил или земляными работами. В XIX веке на юге Российской империи «грабарями» называли рабочих, копавших пруды, каналы и фундаменты, — ремесло тяжёлое, но востребованное.

Встречается и более редкая версия: связь с глаголом «грабить» (собирать, сгребать). Однако она менее убедительна, поскольку для обозначения сборщика урожая или гребца существовали другие прозвища. Прозвище Грабор фиксируется в старых реестрах казаков и мещан, особенно на территории современной Черниговской и Полтавской областей — именно оттуда идёт наибольшая концентрация фамилии Граборенко.

По сословной принадлежности предки носителей этой фамилии относились к казацкой старшине, мещанам или государственным крестьянам. Дворянского герба у фамилии нет, что тоже говорит о её простонародном, ремесленном корне. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще встречаются у великорусского населения, Граборенко остаётся в рамках украинской ономастической традиции, где суффикс -енко стал почти универсальным маркером фамилии, вытеснив более старые формы.