Фамилия Лойторенко — редкий случай, когда нестандартное звучание скрывает вполне прозрачную модель образования. Её основа, Лойтор, почти наверняка восходит к прозвищу или профессии, а суффикс -енко прямо указывает на украинское происхождение. В украинской ономастике фамилии на -енко (типа Шевченко, Коваленко) исторически означали «сын» или «потомок» человека, названного в основе. То есть Лойторенко — это «сын Лойтора», или, шире, «из рода Лойторов».

Корень Лойтор не встречается в списках древних славянских имён, что делает его прозвищным или заимствованным. Самая вероятная версия связывает его с немецким словом Läuter — «очиститель», «рафинировщик» (от глагола läutern — очищать, перегонять). В ремесленной среде так могли называть винокура, пивовара или мастера по выплавке металлов, который занимался очисткой сырья. На юге Российской империи, особенно в Новороссии и на землях современной Украины, в XVIII–XIX веках оседало много немецких колонистов. Их прозвища и фамилии нередко адаптировались местным населением: Läuter превращался в Лойтер или Лойтор, а затем обзаводился славянским суффиксальным оформлением. Таким образом, предок Лойторенко мог быть потомком немецкого ремесленника-винокура либо сам получить прозвище за сходное занятие.

Менее убедительна, но допустима версия от тюркского или греческого корня. В тюркских языках есть слова, близкие к «лой» (глина, жир), но суффикс -тор в них нехарактерен, а греческое Λοϊτόρ (loitor) — «купальщик» или «мойщик» — могло бы стать прозвищем банщика или цирюльника. Однако ареал фамилии (современная Украина, юг России) и типичная модель -енко делают немецкую гипотезу наиболее логичной: она объясняет и редкий корень, и географию бытования.

Фамилия Лойторенко не относится к числу распространённых. Её носители встречаются в основном в восточных и центральных областях Украины, а также среди потомков переселенцев в Краснодарском крае и Ростовской области. Сословно фамилия, скорее всего, недворянская: основная масса носителей — потомки казаков, крестьян или мещан, что типично для фамилий на -енко. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках она почти не фиксируется, что может говорить о её относительно позднем закреплении (вторая половина XIX века) или о локальном бытовании в одной-двух волостях.