Фамилия Холеменко — характерный пример украинской фамилии, образованной по продуктивной модели с суффиксом -енко. На восточнославянских землях этот суффикс исторически означал «малый», «сын» или «потомок», то есть Холеменко — буквально «сын Холемы» или «потомок Холемы». Такая модель стала массово распространяться в Поднепровье с XVI–XVII веков и закрепилась как одна из самых узнаваемых украинских фамильных форм.

Основа фамилии — прозвище Холема. Его происхождение неочевидно, и лингвисты предлагают несколько версий. Наиболее вероятная связывает его с диалектным украинским словом «холеміти» — говорить невнятно, бормотать, либо с «холема» в значении «неповоротливый, неуклюжий человек». В таком случае прозвище давали человеку с медлительной речью или нерасторопному в движениях. Менее убедительна версия о связи с древнееврейским именем Хаим (жизнь) — через идишское произношение, — но для украинского крестьянского или казачьего контекста XVII–XVIII веков это маловероятно.

Географически фамилия тяготеет к центральным и восточным регионам Украины, особенно к Полтавщине и Черкащине. В переписях и ревизских сказках XIX века Холеменко встречаются среди казаков и государственных крестьян, что типично для фамилий на -енко. В России фамилия редка и встречается в основном за счёт миграций украинского населения в XIX–XX веках.

Интересная деталь: в отличие от многих фамилий на -енко, которые образованы от крестильных имён (Иван → Иваненко), Холеменко восходит именно к прозвищу, причём с яркой эмоциональной окраской. Это указывает на то, что предок носителя фамилии был заметен в своей общине не родом занятий, а какой-то характерной чертой — манерой говорить или двигаться. Фамилия сохранила эту бытовую характеристику, не перейдя в разряд «благородных» или книжных, и потому звучит живо и по-народному.