Фамилия Косторенко — яркий пример украинской модели фамилии на -енко, которая в XVII–XVIII веках стала массово вытеснять более ранние патронимы. Суффикс -енко в украинской традиции означал не просто «сын», а скорее «малый», «потомок», «принадлежащий к роду»: Косторенко — это буквально «малый Костора» или «сын Костора». Именно эта модель, по наблюдениям лингвиста Бориса Унбегауна, стала визитной карточкой украинской антропонимии, распространившись затем на южнорусские и кубанские земли.

Основа фамилии — прозвище Костора. Его происхождение неочевидно, и здесь есть несколько правдоподобных версий. Первая: от слова «костора» в южнорусских говорах — так называли сварливого, вздорного человека (от «костерить» — ругать, бранить). Вторая: диалектное «костора» могло означать «скряга», «прижимистый хозяин». Третья, менее вероятная: связь с глаголом «костить» (костить кого-то — укорять), что отсылает к той же сварливости.

Географически фамилия Косторенко тяготеет к центральным и восточным областям Украины — Полтавщине, Черкасщине, Сумщине. По переписям XIX века она встречается среди казацких старшин и крестьян, что неудивительно: патроним на -енко в то время уже не был привилегией знати, а стал бытовой фамилией для всех сословий. В Россию фамилия попала с переселенцами в конце XVIII — XIX веках, осев на Кубани и в Воронежской губернии.

Родственные фамилии (Косторный, Косторкин, Косторской) показывают, что корень «костор-» был довольно активен в прозвищной системе. Но именно Косторенко сохранила архаичный суффикс, который в современном украинском языке почти перестал быть продуктивным, превратившись в застывший маркер фамильного рода.