Фамилия Кайнаренко — характерный пример восточноукраинской фамилии, образованной по продуктивной модели с суффиксом -енко. В XVII–XIX веках этот суффикс в украинских землях означал «сын» или «потомок», поэтому Кайнаренко буквально — «сын Кайнара». Сейчас это одна из самых распространённых фамильных моделей в Украине, особенно в левобережных регионах.

Основа фамилии — Кайнар — скорее всего, прозвище или нецерковное имя. Самая вероятная версия связывает его с тюркским словом «кайнар» (родник, ключ, бьющий источник). В тюркских языках это слово прямое: от казахского «қайнар», татарского «кайнар» — вода, выходящая из-под земли. Такие названия часто встречаются в топонимике степной зоны (например, село Кайнар в Казахстане или на Алтае). Прозвище Кайнар могли дать человеку, жившему у родника, либо обладавшему неиссякаемой энергией или говорливостью — по ассоциации с бьющим источником. Менее убедительна гипотеза о связи с личным именем Кайнар, которое могло быть вариантом крестильного имени (например, искажение от Кеннарий или Геннадий), но тюркское происхождение выглядит естественнее для украинских степей, где контакты с тюркоязычными соседями были обычны.

Фамилия Кайнаренко редкая, её носители встречаются в основном в центральных и восточных областях Украины, а также среди потомков переселенцев на Кубани и в Поволжье. В дореволюционных ревизских сказках и метрических книгах эта фамилия почти не фиксируется, что указывает на её позднее оформление — скорее всего, в конце XVIII — начале XIX века, когда украинские казацкие и крестьянские фамилии на -енко активно закреплялись. Сословно носители фамилии, вероятнее всего, были казаками или государственными крестьянами, поскольку дворянские роды с таким окончанием встречаются редко.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Кайнар, Кайнаров, Кайнарский) показывает, что основа без суффикса -енко встречается у татар и башкир, что косвенно подтверждает тюркский корень. В украинском варианте суффикс «перевесил» исходное значение, превратив географическое прозвище в родовое имя.