Фамилия Луненко образована по распространённой восточнославянской модели с суффиксом -енко. Этот суффикс, характерный прежде всего для украинской ономастики, означает «маленький», «потомок» или «сын». Таким образом, Луненко — это буквально «сын Луни» или «потомок Луни».

В основе фамилии лежит прозвище или мирское имя Луня. Если отталкиваться от прозвища, его источником мог стать диалектный глагол «лунуть» — в некоторых говорах «выстрелить». В этом случае родоначальник Луненко мог быть охотником или человеком, метко стрелявшим из лука или ружья. Такая версия выглядит правдоподобной, поскольку прозвища по роду занятий — один из самых частых источников фамилий.

Однако, не исключено, что Луня — не прозвище, а древнее мирское имя. В дохристианской традиции родители могли назвать ребёнка именем животного или птицы, чтобы природа воспринимала его как своего, передав ему свои качества. Луня — это диалектное название хищной птицы, луня (полевого луня). Такое имя могло символизировать зоркость, ловкость или бесшумную охоту. Со временем это мирское имя, закрепившись в быту, полностью вытеснило церковное и перешло в фамилию.

Наиболее вероятная география фамилии — современная Украина и южные регионы России, где формант -енко исторически доминировал. В документах XVII–XVIII веков, когда фамилии на -енко активно оформлялись у казаков и крестьян, носители прозвища Луня могли фиксироваться в реестрах Запорожского войска или переписных книгах Слобожанщины.