Фамилия Грайворонченко — одна из тех, где географическая привязка почти очевидна, но разобрать её стоит по частям, чтобы не ошибиться. Основа здесь — «Грайворон», а это название города Грайворон (ныне в Белгородской области). Город известен с XVII века, а его имя, по распространённой версии, происходит от слов «грай» (шум, крик) и «ворон» — то есть «место, где кричат вороны», хотя есть и более прозаичные объяснения, связанные с диалектными названиями оврагов или ручьёв.

Модель образования типична для украинской и южнорусской ономастики: суффикс «-енко» указывает на потомка или выходца. Грайворонченко — буквально «сын (или потомок) человека из Грайворона». Первым носителем мог быть переселенец, который покинул уездный город и осел в другом месте, а за ним закрепилось прозвище по месту прежнего жительства. В XIX веке такие фамилии часто давали крестьянам и казакам, которые перебирались на новые земли — например, на Кубань или в Слобожанщину.

Интересно, что фамилия не слишком распространена. В отличие от «Грайворонского» (типично дворянского или семинарского варианта), форма на «-енко» указывает на более демократичное, сельское происхождение. Встречается она в основном в Белгородской, Харьковской и Воронежской областях, а также среди потомков переселенцев в Краснодарском крае.

Если искать однокоренные параллели, то в тех же краях бытуют фамилии Грайворон, Грайворонов, Грайворонцев. Но Грайворонченко — самая редкая и самая «сыновья» по форме. Споров о корне почти нет: все лингвисты сходятся на том, что это типичный топонимический отантропоним (образованный от названия города). Единственная тонкость: в документах XVIII века встречается написание «Грайворонченко» с буквой «о» после «в», а в более поздних метриках — иногда с «а» («Грайваронченко»), что отражает местное акающее произношение.