Фамилия Касатенко — яркий пример украинской модели фамилеобразования с суффиксом -енко. На восточнославянских землях этот суффикс (уменьшительно-патронимический) исторически означал «сын» или «потомок»: Касатенко — буквально «сын Касатого». Такая модель была особенно распространена в Левобережной Украине (Полтавщина, Черниговщина, Слобожанщина), где фамилии на -енко к XVII–XVIII векам стали массовыми.

Основа фамилии — прозвище Касатый. В русских и украинских говорах слово «касатый» (или «косатый») имело два основных значения. Первое — «имеющий косу», то есть либо человек с косой (волосами), либо тот, кто косит траву, косарь. Прозвища по орудию труда или внешности — один из древнейших пластов именований. Второе значение — «касающийся», «трогающий», но в народной речи чаще закреплялось первое, более конкретное. Встречается и вариант «Касат» — от него же образована фамилия Касатенко.

Менее вероятна, но возможна связь с птицей касаткой (деревенская ласточка). В этом случае прозвище могли дать быстрому, верткому человеку. Однако основа «касат-» в прозвищах чаще отсылает к косе или косарю, чем к птице.

Географически фамилия Касатенко тяготеет к центральным и южным областям Украины, а также к пограничным регионам России (Курская, Белгородская, Воронежская области), куда в XVIII–XIX веках шла активная миграция украинских крестьян. Сословно носители фамилии в массе своей — казацкого или крестьянского происхождения, реже — мещанского. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Таким образом, Касатенко — фамилия, прямо указывающая на предка по мужской линии, которого в округе знали как Касатого, то есть, скорее всего, косаря или человека с заметной косой.