Фамилия Казименко образована от личного мужского имени Казим. Основа — арабского происхождения: имя Казим переводится как «тот, кто не выплескивает свой гнев наружу, терпеливый». Это одно из имён, связанных с мусульманской традицией, и именно эта версия считается основной. Менее вероятно, что Казим — это сокращение от славянского имени Казимир, которое обычно разбирают на «казить» (разрушать) и «мир» или, по другой гипотезе, на «казить» и «мер» (великий). С точки зрения словообразования славянская версия выглядит натянутой: суффикс -им нехарактерен для русских уменьшительных форм, а имя Казим в восточных языках существует самостоятельно.

Суффикс -енко — типичный украинский патронимический показатель, означающий «сын» или «потомок». Казименко буквально понималось как «сын Казима». Эта модель особенно распространена в восточных и центральных областях Украины, где фамилии на -енко в XVI–XVII веках активно вытесняли другие формы. Таким образом, фамилия указывает, что предок носителя носил имя Казим, а сама фамилия закрепилась в украинской среде под влиянием местной традиции именования по отцу.

Географически фамилия Казименко встречается в основном на юге и востоке Украины, а также в приграничных районах России, куда она попала с переселенцами. Поскольку имя Казим не было широко распространено среди славян, носители фамилии, скорее всего, имеют предков, связанных с тюркской или мусульманской культурой — например, через татарские или кавказские корни. Впрочем, со временем фамилия полностью обрусела и воспринимается как обычная украинская фамилия.