Фамилия Костренко — характерный пример украинской модели образования фамилий с суффиксом -енко. В XVI–XVII веках этот суффикс в украинских землях выполнял роль отчества или указания на принадлежность к роду: Костренко буквально означало «сын или потомок Костры». Такая модель была настолько продуктивной, что фамилии на -енко сегодня носят миллионы людей, и Костренко — одна из них.

В основе фамилии лежит прозвище Костра. В русских и украинских говорах словом «костра» называли жесткую кору растений, которую использовали при обработке льна и конопли для пряжи. Человек по прозвищу Костра мог быть тем, кто занимался сдиранием лыка или пряжей — это типичное «профессиональное» именование по роду занятий. Однако у того же слова есть и другое, менее известное значение — вид осетровой рыбы, которая водилась на Волге. В таком случае прозвище могло закрепиться за рыбаком или торговцем рыбой. Какая из версий верна для конкретного предка, сказать сложно: оба занятия были распространены, и фамилия могла возникнуть независимо в разных семьях.

Есть и третья, более редкая гипотеза: в тульских говорах глагол «кострить» означал «врать, хвастать, бахвалить». Если прозвище Костра пошло от этой основы, оно могло характеризовать человека не по ремеслу, а по поведению — болтливого или склонного к преувеличениям. Эта версия менее вероятна, потому что для украинской фамилии, скорее, подходят южнорусские или украинские говоры, где глагол не фиксируется, но полностью исключать её нельзя.

Суффикс -енко географически привязывает фамилию к центральным и восточным регионам Украины, а также к югу России, куда в XVIII–XIX веках переселялись украинские крестьяне и казаки. Так что предки Костренко с высокой вероятностью жили на Левобережной Украине или в слобожанских землях. Сословно фамилия не элитарная: её носителями были в основном крестьяне, казаки и мещане — люди, чьё прозвище отражало их повседневный труд или бытовую черту.

В написании фамилия устойчива: Костренко почти не встречается с вариантами вроде Костринко или Кастренко, что говорит о её поздней письменной фиксации, когда орфография уже устоялась. Сегодня это не самая редкая, но и не массовая фамилия, встречающаяся в основном в Украине и в южных областях России.