Фамилия Казмиенко — нечастая, но очень прозрачная по устройству. Её основа — имя Казьма, народная форма канонического имени Косма. В русском языке имя Косма (от греческого «космос» — миропорядок, украшение) издавна бытовало в двух вариантах: книжном Косма и просторечном Кузьма. Казьма — один из промежуточных, южнорусских или белорусских вариантов этого имени, где начальное «Ку-» перешло в «Ка-» под влиянием акающего произношения. То есть Казмиенко — буквально «сын Казьмы», потомок человека по имени Казьма.

Ключевая особенность фамилии — суффикс -енко. В украинской и южнорусской ономастике он выполняет ту же роль, что русские -ов/-ев или -ин: указывает на происхождение от отца. В XVII–XVIII веках фамилии на -енко массово закреплялись за казаками, мещанами и крестьянами на территории современной Украины и прилегающих областей России (Курская, Белгородская, Воронежская губернии). Казмиенко, скорее всего, возникла именно там, а её носители — потомки незнатного, но свободного сословия: казаков, ремесленников или крестьян.

Отдельного разбора заслуживает написания «Казмиенко» через «и» (а не «Кузьменко» или «Козьменко»). Это указывает на то, что в основе лежит не книжная форма имени, а живая разговорная. В украинских говорах имя Косма звучало как Казьма, а отчество от него — Казьмич, Казмиенко. Такая фамилия могла бытовать параллельно с более распространёнными Кузьменко, Кузьминов, Козьмин, но сохранила именно местный, диалектный облик.

Встречается фамилия и в форме Казьменко — с мягким знаком перед суффиксом. Это один из вариантов орфографической передачи того же звучания. В современных базах данных Казмиенко встречается преимущественно в восточных областях Украины (Сумская, Полтавская, Харьковская) и в приграничных регионах России. Сословного статуса у фамилии не было: её носили люди, не принадлежавшие к дворянству, но и не закрепощённые — типичные жители Слобожанщины и Гетманщины.