Фамилия Луенко образована по распространённой в украинских и южнорусских землях модели: к основе прозвища Луеня добавили суффикс -ко. Этот суффикс в восточнославянских фамилиях чаще всего указывал на сына или потомка человека с таким прозвищем, то есть Луенко — буквально «сын Луени».

Само прозвище Луеня исследователи связывают с глаголом «лунуть». В новгородских и сибирских говорах это слово значило «стрелять, выстрелить; хлопнуть». Если отталкиваться от этого значения, то Луеней могли прозвать охотника — человека, который промышлял зверя из ружья. Но возможен и другой бытовой контекст: в тех же говорах «лунуть» иногда употребляли в значении «ударить, хлестнуть», и прозвище могло закрепиться за драчуном или человеком с резким характером.

Нельзя исключать и военную версию. Если прозвище дали по связи с выстрелом, его носителем мог быть солдат или участник военных походов — тот, кто «лунул» из ружья не только на охоте. В условиях, когда военная служба была наследственной для многих крестьянских семей, такое прозвище легко переходило в фамилию.

Со временем прозвище Луеня полностью вытеснило личное имя, закрепившись сначала в быту, а затем и в официальных документах. Фамилия Луенко встречается преимущественно в регионах, где были сильны украинские говоры и суффиксальная модель на -ко: это современная Украина, юг России, а также территории бывшей Слобожанщины.