Фамилия Литвненко — украинская по модели образования, хотя её основа отсылает к литовскому следу. Суффикс -енко типичен для центральных и левобережных земель Украины (Полтавщина, Черниговщина, Киевщина): он указывал на сына или потомка человека, названного в основе. То есть Литвненко — буквально «сын Литвина».

Корень «Литв-» восходит к старому восточнославянскому обозначению жителя Великого княжества Литовского. В XVI–XVII веках, когда границы между Речью Посполитой и Московским государством были подвижны, а население активно мигрировало, словом «литвин» называли не только этнических литовцев, но и белорусов, а иногда и украинцев с территории ВКЛ. Для жителей, скажем, Черниговщины человек из-под Минска или Вильны был «литвином» — по подданству, а не по языку.

Вероятнее всего, предок носителя фамилии Литвненко получил прозвище Литвин из-за места выхода: он пришёл на украинские земли с севера, из литовско-белорусских областей. Прозвище закрепилось за ним, а затем перешло к детям по патронимической схеме — с суффиксом -енко. В украинской антропонимии это самая массовая модель XVII–XVIII веков.

В написании фамилии есть особенность: основа «Литв-» вместо более привычного «Литвин-». Это не ошибка, а результат усечения или упрощения в устной речи. В документах XIX века такие варианты (Литвченко, Литвненко) встречаются наряду с полными Литвиненко. Разница в одной букве, но она указывает на конкретный говор: в некоторых украинских диалектах безударный «и» между согласными мог редуцироваться.

Сословного барьера фамилия не имела: Литвненко встречались и среди казацкой старшины, и среди крестьян. Найти её сегодня проще всего в центральной Украине и южных областях России, куда переселялись украинцы в XVIII–XIX веках.