Фамилия Конотопенко — один из тех случаев, когда географическое название становится родовым прозвищем, а затем и фамилией. Её основа — топоним Конотоп, хорошо известный город в Сумской области Украины. Суффикс -енко, типичный для украинской антропонимии, указывает на происхождение: «сын человека из Конотопа» или «выходец из Конотопа». Такая модель была очень распространена в XVII–XIX веках, когда крестьяне и казаки, переселяясь, получали прозвища по месту прежнего жительства.

Сам топоним Конотоп имеет прозрачную, но неоднозначную этимологию. Самая вероятная версия — славянское сложение слов «конь» и «топь» (или «топотать»). Первая часть говорит о коне, вторая — о болотистой, трясинной местности. Буквально — «конская топь», то есть место, где вязнут лошади. Эта версия подтверждается характером местности: исторический Конотоп стоял на болотистых почвах. Менее популярная гипотеза возводит название к тюркскому «коно» (кровь) и «топ» (место), но она не находит серьёзной поддержки у ономастов.

Если сравнивать Конотопенко с однокоренными фамилиями, то бросается в глаза различие в суффиксах. Конотопов — это русская форма, означающая «принадлежащий Конотопу» (часто по поместью или вотчине). Конотопченко — редкий вариант с дополнительным суффиксом -ченко, который мог указывать на потомка человека по имени Конотоп. Конотопенко же — самая массовая и географически привязанная к Украине форма.

Социально фамилия Конотопенко, скорее всего, принадлежала казацкой или крестьянской среде. В XVIII–XIX веках, когда шло активное заселение южных земель Российской империи (Новороссии, Кубани), выходцы из Конотопа и окрестностей несли свою фамилию на новые территории. Поэтому сегодня носители Конотопенко встречаются не только на Украине, но и в южных областях России, а также среди потомков украинских переселенцев в других странах.

В написании фамилии возможны колебания. В русском языке её часто записывают как Конотопенко, сохраняя украинское окончание, но иногда встречается вариант Конотопенков, где под влиянием русской грамматики добавляется -ов. Однако первоначальная, «чистая» форма — именно на -енко, которая не склоняется в русском языке как мужская фамилия.