Фамилия Костюченко образована от имени Костюк, которое, в свою очередь, является украинской или белорусской уменьшительной формой канонического имени Константин. В переводе с греческого Константин означает «стойкий, постоянный». Суффикс -енко в этой фамилии — типичный украинский патронимический показатель, который буквально означает «сын» или «потомок». Таким образом, Костюченко — это «сын Костюка», то есть потомок человека по имени Костюк.

Имя Константин было очень распространено у славян, поэтому его производные формы дали начало множеству родственных фамилий: Константинов, Костин, Костюков, Костюнин, Костенков, Костюшко и другим. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще встречаются в северных и центральных русских землях, модель на -енко характерна именно для Украины и юго-западных регионов России, что указывает на географическое происхождение рода Костюченко.

Архивные записи подтверждают привязку фамилии к белорусским и смоленским землям. В Книге памяти Красноярского края упоминается Костюченко Александр Федотович, родившийся в 1888 году в Могилевской губернии. В Книге памяти Смоленской области записан Костюченко Андрей Михайлович, 1893 года рождения, также из Могилевской области, Лиозненского района. А в архивах белорусского «Мемориала» значится Костюченко Афанасий Григорьевич, родившийся в 1865 году в деревне Забушерье Городокского района Витебской области. Эти данные показывают, что фамилия была широко распространена именно на территории современной Беларуси и в прилегающих областях, откуда позже носители переселялись в Сибирь и другие регионы.

Форма имени Костюк — не единственная уменьшительная производная от Константина. В разных говорах использовались варианты Костя, Костюха, Коста, Костюня, и каждый из них мог стать основой для отдельной фамилии. Однако Костюк — одна из самых характерных украинских и белорусских форм, что делает фамилию Костюченко ярким маркером именно западнорусского и малороссийского происхождения.