Фамилия Гребеножки — редкий случай, когда прозвище сохранилось почти без изменений, не перейдя в привычную форму на -ов или -ин. В основе лежит слово «гребеножка»: так в южных и западных русских говорах называли гребешок, а иногда и небольшую гребёнку для волос или льна. Суффикс -к- в прозвище указывает на уменьшительность, а окончание -а — на то, что перед нами, скорее всего, прозвище в именительном падеже, которое и стало фамилией. Такая модель (прозвище в чистом виде, без патронимического суффикса) характерна для украинской и белорусской традиции, а также для некоторых регионов юга России.

Носитель фамилии Гребеножки мог получить прозвище по роду занятий — например, за изготовление или продажу деревянных гребней. Но не исключён и ироничный вариант: так могли назвать человека с особенно пышным или, наоборот, редким гребнем волос. В пользу «ремесленной» версии говорит устойчивость суффикса -к-: он часто встречается в названиях инструментов и мелких предметов обихода (пилка, терка, прялка).

Фамилия встречается в основном на Украине и в прилегающих областях России — в Курской, Белгородской, Воронежской. По данным переписей, в XIX веке Гребеножки нередко записывались именно в таком виде, без окончания -ов, что подтверждает их украинское или южнорусское происхождение. Если бы фамилия закрепилась в северных говорах, она скорее превратилась бы в Гребеножкина.

С точки зрения словообразования, Гребеножки — это форма множественного числа. В украинской и польской ономастике фамилии на -ко, -ка, -ки (Ковальчуки, Гребеножки) нередко обозначали «семью такого-то»: то есть Гребеножки — это «семья Гребеножки». Таким образом, фамилия могла возникнуть как коллективное прозвище целой семьи или рода, жившего в одном дворе.