Фамилия Косюченко образована по распространённой в украинской ономастике модели с суффиксом -енко. Этот суффикс, буквально означающий «маленький» или «сын», в XVI–XVII веках закрепился в Поднепровье и на Левобережной Украине как основной способ передачи родства: Косюченко — это «сын Косюка» или «потомок человека по имени Косюк».

Основа фамилии — Косюк — скорее всего, является уменьшительной формой от канонического имени Константин. В народной речи имя Константин дробилось на множество производных: Костя, Кося, Кось, а от них — Косюк, Косенко, Косик. Такой путь типичен для украинских фамилий: полное имя в быту сокращалось, а потом к ласкательному варианту добавлялся суффикс -ук/-юк, указывающий на принадлежность. Иными словами, Косюченко — это «внук» или «потомок Косюка», а Косюк — «сын Коси (Константина)».

Впрочем, существует и другая версия, менее вероятная, но имеющая право на существование. Она связывает основу с диалектным словом «коса» — не только в значении орудия труда или причёски, но и как прозвище человека с заметной косой, либо того, кто косил траву. Однако в таком случае логичнее было бы ожидать фамилию Косенко (от «коса» напрямую) или Косаренко. Форма с суффиксом -юк тяготеет к личным именам, а не к прозвищам по ремеслу.

Географически фамилия Косюченко привязана к центральным и северным областям Украины — Черкасской, Киевской, Полтавской. В России она встречается реже и обычно указывает на переселенцев с Украины в XVIII–XIX веках, особенно в ходе заселения Кубани и Новороссии. По сословной принадлежности предки Косюченко чаще всего были казаками или крестьянами: на Украине фамилии на -енко в массе своей не были дворянскими, а отражали свободное сельское население.

Интересная деталь: в старых метрических книгах фамилия могла писаться по-разному — Косюченко, Косюченко, иногда Косюченко с одним «с». Вариативность связана с тем, что украинское произношение не различало твёрдого и мягкого «с» в суффиксе, а писарь фиксировал на слух. Но современное написание закрепилось как Косюченко — с буквой «ю» в корне и суффиксом -енко.