Фамилия Костученко — характерный пример украинской фамилии, образованной по продуктивной модели с суффиксом -енко. В украинской ономастике этот суффикс (а также его варианты -ченко, -енко) выполнял ту же роль, что русские -ов/-ев или -ин: он указывал на происхождение по отцу («сын такого-то»). В данном случае Костученко — «сын Костука» или «потомок Костука».

Основа фамилии — прозвище Косту́к. Его происхождение, скорее всего, связано с диалектным словом «костук» (или «костюк»). В южнорусских и украинских говорах так могли называть человека костистого, худого, с заметными суставами, либо, напротив, крепкого и ширококостного. В переносном смысле прозвище могло закрепиться за упрямым, «костоломным» человеком. Встречается и другая версия: от уменьшительной формы имени Кость (Константин) — Костюк, а затем Костук, с чередованием согласных. Однако форма Костук, с ударным окончанием, типична именно для прозвищной модели, а не для ласкательных производных от имени.

Географически фамилия Костученко тяготеет к центральным и восточным областям Украины (Полтавщина, Черкащина, Киевщина), а также к югу России, где было велико переселение украинцев. Встречается она заметно реже, чем массовые Костюченко или Костенко, что говорит о локальном бытовании прозвища Костук. В дореволюционных метрических книгах эта фамилия фиксируется в основном в среде казаков и крестьян-земледельцев. Дворянских родов с такой фамилией в Гербовниках нет — это фамилия простого сословия, закрепившаяся в XIX веке при массовом учёте населения.