Фамилия Киреэнко — редкий случай, когда написание почти полностью сохраняет произношение, но именно эта буква «э» после «р» и выдаёт её украинское или южнорусское происхождение. В академическом украинском правописании твёрдый звук [р] перед [е] не смягчается, и на письме это часто передавали через «э» (Киреэнко вместо привычного Кириенко). Так что перед нами не ошибка и не опечатка, а фонетически точная запись фамилии, распространённой на Левобережной Украине, в частности в бывших Черниговской и Полтавской губерниях.

Основа фамилии — крестильное имя Кирилл (греч. «господин», «владыка»). В народной речи имя часто редуцировалось: Кирил → Кирило → Кирій → Кирей. От формы Кирей (как вариант — Кирей) и был образован патроним с типичным украинским суффиксом -енко, который означает «сын», «потомок» или «маленький». Таким образом, Киреэнко — это буквально «сын Кирея» или «потомок Кирея».

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Кириленко и Кириченко образованы от полной формы имени, а Киреэнко — от сокращённой, обиходной. Это говорит о том, что предок носителя фамилии был в своей среде известен не как Кирилл, а как Кирей — возможно, это указывает на простое, недворянское происхождение рода. В реестрах запорожских казаков XVII–XVIII веков встречаются прозвища и фамилии на -енко именно от таких усечённых имён: Катренко (от Катря, Екатерина), Иваненко, Кириенко. Киреэнко стоит в том же ряду — фамилия казацкой старшины или крестьян, которые записывались по отцу без сословных притязаний.

Вариант с «э» не единственный: в метрических книгах XIX века одну и ту же семью могли записать то как Кириенко, то как Киреенко, то как Киреэнко. Современное написание Киреэнко с буквой «э» — это, скорее всего, поздняя фиксация местного произношения, которая закрепилась в паспорте уже в советское время.