Фамилия Литвищенко образована от прозвища Литвиша, которое, в свою очередь, восходит к нарицательному «литвин». Так в древнерусском языке называли жителей Великого княжества Литовского, а также выходцев с западнорусских земель, входивших в его состав. Прозвище Литвиша, изначально присоединенное к наследственному имени, со временем заменило его и в повседневной жизни, и в официальных документах.

Суффикс -енко указывает на украинское происхождение фамилии. В украинской ономастике формант -енко традиционно обозначал потомка или сына, то есть Литвищенко — это буквально «сын Литвиши». Такая модель была особенно распространена в левобережной Украине, на Слобожанщине и в южных регионах, где фамилии на -енко стали массово закрепляться в XVII–XVIII веках.

Интересно, что корень «литвин» встречается во множестве восточнославянских фамилий: Литвинов, Литвин, Литвиненко, Литвинчук. Литвищенко стоит в этом ряду особняком из-за редкого промежуточного суффикса -ищ-, который обычно придаёт слову значение увеличенности или принадлежности (сравните «домище», «топорище»). В данном случае суффикс скорее выполнял словообразовательную роль, превращая прозвище Литвиша в основу для фамилии сына.

Точных сведений о социальном статусе первых носителей фамилии нет, но распространённость суффикса -енко среди казачества и крестьянства позволяет предполагать, что предки Литвищенко относились именно к этим сословиям. Географически фамилия чаще всего встречается в Черниговской, Полтавской и Сумской областях — на землях, где исторически пересекались границы Великого княжества Литовского и Московского государства.