Фамилия Корнаенко звучит на украинский лад — характерный суффикс -енко указывает на происхождение с территории современной Украины или юга России. Такие фамилии в XVI–XVIII веках обозначали сына или потомка человека: Корнаенко буквально значило «сын Корная». А Корнай — это народная, разговорная форма крестильного имени Корнилий (в просторечии — Корней). Имя Корнилий латинского происхождения, от cornu — «рог», но в крестьянской среде его осмысляли как «упрямый», «крепкий».

Менее вероятная, но возможная версия отталкивается от слова «корнать» — то есть резать, укорачивать (в диалектах — «корнай» как повелительная форма глагола). В таком случае прозвище Корнай мог получить человек с короткими волосами, стриженой бородой или даже с ампутированным пальцем. Однако эта версия уступает первой: суффикс -енко почти всегда прикреплялся к полным крестильным именам или их производным, а не к глагольным формам.

Фамилия не слишком распространена. Основной ареал — Черниговская, Полтавская, Сумская области Украины, а также южные регионы России, куда украинские переселенцы принесли свою модель фамилий в XVIII–XIX веках. В документах фамилия могла писаться через «о» или «а» (Корнаенко и Карнаенко), но ударение обычно падает на второй слог: Корна́енко.

Однокоренные фамилии — Корнейчук, Корниенко, Корнаков — все они восходят к тому же источнику, имени Корнилий, но с разными суффиксами. Корнаенко стоит в ряду тех фамилий, которые не дают точного указания на род занятий предка, зато чётко сообщают: его отца звали Корнаем, то есть Корнеем.