Фамилия Хмаренко — яркий пример украинской модели образования, которую в ономастике часто называют «фамилии на -енко». Суффикс -енко в буквальном смысле означает «маленький», «сын» или «потомок». То есть Хмаренко — это «сын Хмары» или «потомок человека по прозвищу Хмара». Такая словообразовательная схема была особенно распространена в Левобережной и Слободской Украине, а затем и на юге России, куда фамилию могли принести переселенцы.

Основа фамилии — прозвище Хмара. В украинском языке «хмара» означает «туча», «облако». Прозвище могли дать по внешности или характеру: угрюмому, мрачному, насупленному человеку. В народе про такого говорили: «ходит как туча». Но есть и другая версия, менее очевидная: в старину «хмара» могло быть не только прозвищем, но и охранительным именем. Считалось, что если назвать ребёнка Хмарой, злые силы не обратят на него внимания — обойдут стороной, как ненастье.

Интересно, что в русских говорах встречается слово «хмара» со значением «туман» или «мгла», а в некоторых диалектах — «множество», «толпа». Однако применительно к фамилии основным всё же остаётся значение «туча» как характеристика человека. В этой модели нет ничего редкого: однокоренные фамилии — Хмара, Хмарин, Хмаров, Хмарук, Хмаренков — образуют целое гнездо, и все они восходят к одному прозвищу.

Сословная принадлежность носителей фамилии Хмаренко — в основном казацкая или крестьянская. В реестрах Войска Запорожского XVII–XVIII веков встречаются люди с прозвищем Хмара, а их потомки уже к XIX веку закрепили за собой фамилию на -енко. Фамилия нередка в Черниговской, Полтавской и Харьковской областях — регионах, где традиция патронимических фамилий была особенно сильна. Сейчас Хмаренко можно встретить и в центральной России, но это, скорее всего, следствие миграций конца XIX — начала XX века.