Фамилия Котыченко — яркий пример украинской модели фамильного словообразования. Суффикс -енко, характерный для Поднепровья и Левобережной Украины, исторически означал «маленький», «сын» или «потомок». Поэтому Котыченко — это буквально «сын Котыка» или «потомок Котыка». Такая форма в XVII–XVIII веках была распространена среди казацкой старшины и мещан, но позже закрепилась и за крестьянскими родами.

Основа фамилии — Котык — уменьшительная форма от имени или прозвища Кот. В славянской ономастике прозвище Кот давали не столько за любовь к животным, сколько за особенности характера или внешности: ловкого, хитрого, усатого человека, либо того, кто жил замкнуто, «сам по себе». В украинских говорах слово «кот» могло также означать «куница» или «мех», что указывало на профессию скорняка или охотника на пушного зверя.

В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, украинские на -енко долгое время не были застывшими: они могли меняться при смене поколений. Котыченко — не единственная вариация. В документах XIX века встречаются параллельные формы: Котенко, Котик, Котык. Однако именно форма с «ы» (Котыченко) выдает юго-восточное или центральное украинское происхождение — в этих говорах «и» переходило в «ы» под влиянием соседних диалектов.

Географически фамилия тяготеет к современной Полтавской, Черкасской и Кировоградской областям. В дореволюционных метрических книгах Котыченко чаще всего записаны как государственные крестьяне или казаки, реже — как мещане. Дворянских корней у этой фамилии нет.

Если сравнивать с однокоренными, то Котыченко стоит в одном ряду с Котенко (более распространённая форма) и Котовский (польско-шляхетский вариант с суффиксом -ский). Разница в суффиксе указывает на разный социальный статус предков: -енко — демократичная, народная модель, а -ский — признак притязания на благородное происхождение. Котыченко — из первой группы.