Фамилия Косогоренко — яркий пример украинской модели образования фамилий с суффиксом -енко, который в XVI–XVIII веках в Поднепровье и Слобожанщине обозначал «сын» или «потомок» (ср. Коваленко — сын коваля, Гриценко — сын Грицка). В данном случае основа — Косогор, прозвище человека, жившего на косогоре, то есть на склоне холма, оврага или у крутого берега реки. В говорах «косогор» — не просто рельеф, а характерная примета места: «жить на косогоре» значило иметь двор на покатой, неудобной для пахоты земле. Прозвище могли дать хозяину усадьбы на таком склоне, а позже оно перешло к его детям как фамилия.

В отличие от более частых Косогоровых (русская патронимическая модель на -ов), форма Косогоренко указывает на южное, малороссийское происхождение рода. В реестрах казацкой старшины и мещан Левобережья такие фамилии встречаются с конца XVII века, но массовое закрепление произошло после реформы 1780-х годов, когда украинское население обязали иметь постоянные фамилии. Интересно, что в русских переписях XIX века эту фамилию нередко искажали: писали «Косогоренков» или «Косогоренко» с двойным окончанием, пытаясь приспособить к великорусской норме.

Географически фамилия привязана к Черниговщине, Полтавщине и Харьковщине — областям, где топонимы «Косогор» или «Косогорка» встречаются до сих пор. В современных справочниках Косогоренко — редкая фамилия, её носители в основном живут в Украине и южных регионах России. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» она не упоминается, что подтверждает её локальный, украинский характер: автор рассматривал преимущественно великорусские модели.

Если сравнивать с однокоренными, то Косогоренко стоит в одном ряду с Косогоровым, Косогорским и Косогором. Первые две фамилии могли возникнуть независимо (например, у дворян, владевших землёй на косогоре), а Косогоренко — однозначно прозвищная, крестьянская или казацкая. В ней нет ни географической привязки к поместью, ни указания на сословие — только меткая бытовая характеристика места жительства предка.