Фамилия Казьменко — яркий пример украинской модели фамилий на -енко, которая в XVI–XVII веках широко распространилась в Поднепровье и на Левобережье. Формант -енко исторически означал «сын», «потомок» или «ученик», поэтому Казьменко буквально понималось как «сын Казьмы». Основа фамилии — просторечная форма Казьма канонического мужского личного имени Косма. Чередование гласных о/а в корне (Косма → Казьма) — результат влияния «аканья», то есть произносительной манеры, при которой безударный звук [о] переходит в [а].

Исходное имя Косма происходит от греческого нарицательного kosmos — «мир, порядок, мироздание», а в переносном значении — «украшение». В святцах это имя закрепилось благодаря двум раннехристианским святым — братьям-бессребреникам Косме и Дамиану, покровителям ремесленников и врачей. Однако в народной среде имя быстро обросло просторечными вариантами: на русском Севере и в центральных областях — Кузьма (с переходом [о] в [у] под ударением), а в южных и западных землях, где сильнее было аканье, — Казьма. Именно этот вариант и лёг в основу фамилии Казьменко.

С точки зрения словообразовательной модели фамилия Казьменко стоит в ряду таких же украинских фамилий, как Гавриленко, Даниленко, Павленко. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев (Кузьмин), которые фиксировали принадлежность отцу, украинские фамилии на -енко долгое время сохраняли значение прямого родства и даже в официальных документах XVII–XVIII веков могли чередоваться с формой отчества: «Иван Казьменко» и «Иван, Казьмин сын» воспринимались как равнозначные.

География бытования фамилии Казьменко — преимущественно южные и восточные регионы Украины: Полтавщина, Черкасчина, Харьковщина, а также прилегающие территории России, куда в XVIII–XIX веках переселялись украинские крестьяне и казаки (Кубань, Дон, Ставрополье). В реестрах Запорожского войска и метрических книгах Слобожанщины эта фамилия встречается с конца XVII века.

Социальный контекст: носители фамилии Казьменко в большинстве своём происходили из крестьянского или казацкого сословия. Фамилия не указывает на конкретное ремесло или прозвище — она чисто патронимическая, то есть образована от имени отца. Это значит, что родоначальник, носивший имя Казьма, мог быть и хлеборобом, и ремесленником, и казаком; фамилия не даёт узкой профессиональной привязки, но чётко указывает на украинскую культурную и языковую среду её возникновения.