Фамилия Калистратенкова — женская форма от Калистратенков, а та, в свою очередь, образована от имени Калистрат через посредство прозвища Калистратенок. Сразу видна необычная модель: суффикс -енк(ов) встречается реже, чем привычные -ов или -ин. Он характерен для восточноукраинских и южнорусских земель, особенно для бывшей Слобожанщины (Харьковщина, юг Курской и Воронежской областей). Там суффикс -енко означал «сын» или «потомок», а при переходе в великорусскую ойкумену его могли русифицировать, добавив -ов, — так и получился «сын Калистратенка», то есть внук Калистрата.

Основа фамилии восходит к церковному имени Каллистрат (греч. Kallistratos — «прекрасный воин»). В русской традиции имя упростилось до Калистрат, а в народе его часто переделывали в Калистрат, Калистратович. Носители этого имени в дореволюционной России встречались в основном среди крестьян и мещан, реже — среди духовенства. Имя не было частым, но устойчиво держалось в южных губерниях, что подтверждает географию фамилии.

Если отбросить суффиксы, остаётся корень Калистрат- с типичным для русской ономастики чередованием: в официальных документах фамилию писали через «и» (Калистратов), но в быту могли произносить как «Калистрат». Встречаются варианты Калистратенко (без наращения -ов) и Калистратов — более прямая отчествообразная форма. Калистратенкова — самая громоздкая из трёх, но именно она указывает на трёхступенчатую цепочку: имя → прозвище (сын) → фамилия (внук).

В метрических книгах XIX века фамилия фиксировалась в основном в Курской, Харьковской и Воронежской губерниях. Поскольку Калистратенковы — потомки одного человека по имени Калистрат, род мог быть небольшим и локальным. Сословная принадлежность — скорее всего государственные или помещичьи крестьяне: в среде духовенства такие «тройные» фамилии с -енков встречаются редко.

Единственная спорная версия — возможная связь с греческим топонимом Каллистратия, но она надумана: фамилия явно антропонимическая, а не географическая. Правдоподобнее считать, что предок нынешних Калистратенковых был просто Калистратом, которого в деревне звали Калистратёнок, а его дети уже стали Калистратенковыми.