Фамилия Левенко образована от крестильного мужского имени Лев, которое восходит к латинскому «Leo» и греческому «леон» — «лев, царь зверей». Это типичная украинская фамилия на -енко, которая в буквальном смысле значит «маленький Лев» или «потомок Льва». Суффикс -енко в XVI–XVII веках активно использовался на территории современной Украины для обозначения детей и внуков, постепенно закрепившись как наследственная фамилия. Носители фамилии Левенко — это потомки человека по имени Лев, причём имя было нередким среди православных и греко-католиков, так как святой Лев (папа римский V века) почитался в христианской традиции.

Существует и менее вероятная гипотеза, по которой фамилия могла возникнуть от прозвища Левый, связанного с прилагательным «левый». В этом случае прозвище давали человеку, который лучше владел левой рукой, — левше. Однако эта версия спорна: переход «Левый» в «Левенко» требовал бы дополнительного переосмысления основы, тогда как прямая связь с именем Лев гораздо естественнее для фамильной модели. В украинской ономастике фамилии от имён (Левченко, Левченко, Левенко) встречаются чаще, чем от прозвищ, связанных с леворукостью.

Географически фамилия Левенко распространена преимущественно в центральных и восточных областях Украины, а также в южных регионах России, куда переселялись украинские крестьяне в XVIII–XIX веках. Встречаются варианты написания с одной «н» (Левенко) и с двумя (Левенко — реже), но нормативным считается первый вариант. Сословная принадлежность предков могла быть разной: от казаков до крестьян, так как фамилии на -енко не указывают на аристократическое происхождение, а скорее на демократическую среду.