Фамилия Кремененко — один из ярких примеров украинской модели фамилий на -енко, которая в XVII–XVIII веках распространилась на Левобережной и Слободской Украине. Суффикс -енко изначально имел значение «маленький», «сын» или «потомок», так что по своей структуре Кремененко — это «сын Кременя» или «потомок человека по прозвищу Кремень». Основа «кре-мень» отсылает к твердому камню, который в народной культуре был символом несокрушимости, упорства и даже скупости.

Интересно, что в отличие от более частых фамилий на -енко (Шевченко, Коваленко, Бондаренко), Кремененко встречается значительно реже. Это объясняется тем, что прозвище Кремень было не столь популярным, как названия по профессии. Однако человек с таким прозвищем мог выделяться характером — упрямый, твердый, неуступчивый, либо внешностью — смуглый, с жесткими чертами лица. В некоторых говорах «кремень» означало еще и скаредного человека, что тоже могло стать основой для прозвища.

Географически фамилия Кремененко в основном бытует в центральных и восточных областях Украины — Полтавской, Черкасской, Харьковской, а также в южных регионах России, куда переселялись украинские крестьяне в XIX веке. Встречается она и в Беларуси, но редко. Среди однокоренных фамилий — Кремень, Кременчук, Кременецкий, причем последняя часто связана с топонимом Кременец (город на Волыни), а не с прозвищем.

Поскольку фамилия образована от прозвища, а не от имени или профессии, социальный статус первых носителей мог быть разным — от казаков до крестьян. В реестрах Запорожского войска XVII века встречаются фамилии с корнем «кре-», но конкретно Кремененко не фиксируется в ранних источниках, что говорит о ее более позднем оформлении — вероятно, в конце XVIII — начале XIX века, когда фамилии на -енко стали массово закрепляться за крестьянскими семьями.