Фамилия Логвиненко образована по типичной для украинской и южнорусской ономастики модели с суффиксом -енко, который указывает на родство по отцу: «сын Логвина». Основа фамилии — имя Логвин, которое, в свою очередь, является народной, разговорной формой канонического крестильного имени Лонгин (в церковной традиции — Логгин). Имя Лонгин имеет латинское происхождение (longus — «длинный»), и первоначально оно могло указывать на высокий рост человека. Однако в русской и украинской среде это значение почти стерлось: имя давали по святцам, не связывая с внешностью.

Менее вероятная, но встречающаяся в народной этимологии версия — что Логвином прозвали кого-то очень высокого, минуя церковное имя. Но для фамилий, возникших в среде крестьян и казаков, гораздо типичнее патронимическая модель: сначала отца звали Логвин, а его детей в документах записывали как Логвиненко, то есть «Логвинов сын». Со временем это прозвание закрепилось как наследственная фамилия.

Фамилия Логвиненко распространена преимущественно на востоке Украины и в прилегающих областях России, что связано с традицией украинского суффикса -енко. Если бы фамилия возникла в северных или центральных русских землях, она, скорее всего, приняла бы форму Логвинов. Таким образом, Логвиненко — это яркий маркер украинского происхождения рода, даже если сейчас носители живут далеко от исторической родины.