Фамилия Коцюбенко — типичный пример украинской фамилии, образованной от прозвища с помощью патронимического суффикса -енко. Эта модель была особенно распространена в Левобережной Украине и на Слобожанщине в XVII–XVIII веках. Первоначально такие фамилии отвечали на вопрос «чей?» и означали «сын Коцюбы» или «потомок Коцюбы».

В основе фамилии лежит прозвище Коцюба. В украинском языке это слово означает «кочерга» — железный прут с загнутым концом для перемешивания углей и дров в печи. Первое, что приходит на ум: такое прозвище мог получить истопник или человек, чья работа была связана с печью. Однако народная ономастика часто использует названия предметов для метафорической характеристики человека. Высокого, худого и нескладного мужчину в деревне могли прозвать Коцюбой за внешнее сходство с длинным железным прутом.

Есть и более узкое профессиональное значение. В металлургии коцюбой называли длинный металлический стержень с ложкообразным концом для размешивания расплавленного чугуна или стали. Поэтому не исключено, что родоначальник фамилии был кузнецом или сталеваром. Это придаёт фамилии «производственный» оттенок, связывая её не с домашним хозяйством, а с ремеслом.

Менее очевидная, но лингвистически допустимая версия отсылает к глаголу «коцюбнути» — «коченеть, замерзать, колеть от холода». Если принять эту гипотезу, то прозвище Коцюба мог получить зябкий человек или тот, кто однажды серьёзно обморозился. Эта версия слабее первых двух, поскольку семантическая связь «человек, который коченеет» менее наглядна, чем «человек, похожий на кочергу» или «работающий с кочергой».

Суффикс -енко в фамилии Коцюбенко — не просто родовой показатель. В украинской традиции он часто указывал на более молодое, младшее поколение, в отличие от фамилий на -ук/-юк (Коцюбюк) или -ич (Коцюбич), которые могли означать того же «сына», но в разных диалектных зонах. Таким образом, фамилия буквально читается как «маленький Коцюба» или «наследник Коцюбы».

Встречаются однокоренные фамилии: Коцюба, Коцюбей, Коцюбинский. Последняя стала широко известна благодаря украинскому писателю Михаилу Коцюбинскому, но его фамилия образована от названия села Коцюбинцы, а не напрямую от прозвища. Фамилия Коцюбенко, в отличие от дворянской Коцюбинской, скорее всего, оставалась в среде казачества или крестьянства, не получив гербового статуса.