Фамилию Литвинонко чаще всего воспринимают как украинскую вариацию на тему «Литвин», но здесь всё сложнее и интереснее. Суффикс -онко в украинской ономастике — редкий гость. Обычно украинские фамилии образуются с помощью -енко, -ук, -чук, -ко. -онко встречается в основном в белорусских и западнорусских (смоленских, брянских) говорах, где он указывает на уменьшительность или принадлежность. Поэтому Литвинонко — это, скорее всего, белорусская или западнорусская фамилия, а не собственно украинская.

Основа фамилии — «Литвин». В старину литвинами называли не жителей современной Литвы, а подданных Великого княжества Литовского, которое включало земли современной Беларуси, части Украины и России. Литвин — это этноним, указывающий на происхождение человека из тех краёв. В Московском государстве так могли прозвать выходца с запада, независимо от его точной национальности. Фамилия Литвинонко буквально означает «маленький литвин» или «сын литвина» — то есть потомок человека, которого когда-то прозвали Литвином за его корни или говор.

Интересно, что в отличие от массовых фамилий на -енко (Литвиненко), форма на -онко встречается значительно реже. Она могла закрепиться в семьях, которые жили на стыке культур — в Беларуси или на Смоленщине, где украинское влияние смешивалось с местными диалектами. В таких регионах суффикс -онко мог выполнять ту же роль, что и -енко, но с местным произносительным оттенком. Фамилия не указывает на аристократическое происхождение — скорее на крестьянское или мещанское. Носитель Литвинонко в XVI–XVII веках мог быть белорусским крестьянином, переселившимся в великорусские земли, или потомком литвина, который служил в московском войске.