Фамилия Луценко говорит о происхождении от человека по имени Лука. В переводе с латинского Лука означает «светоносный». Это имя носил один из евангелистов, апостол от семидесяти, поэтому оно было широко распространено в православной среде. В основу фамилии легла не полная форма имени, а производная — Луца. Суффикс -енко, характерный для украинской ономастики, указывает на родство: Луценко — это буквально «сын Луци» или «потомок Луцы». Такая модель образования фамилий была типична для Поднепровья и Левобережной Украины в XVII–XVIII веках.

Поскольку имя Лука давали при крещении независимо от сословия, предки Луценко могли быть и крестьянами, и казаками, и мещанами. Однако известен конкретный случай: Иван Митрофанович Луценко (1863–1919) — украинский врач-гомеопат, политический и военный деятель. Его отец, Митрофан Иосифович Луценко, происходил из дворян и служил писцом в Пирятинском уездном суде. Эта деталь показывает, что среди носителей фамилии встречались и люди, принадлежавшие к привилегированным слоям, хотя сам крестильный корень фамилии не указывает на знатное происхождение.

В русском языке фамилия сохранила украинскую форму без изменений: конечное -о не склоняется по падежам. Встречаются и однокоренные фамилии — Лукашенко, Лукин, Лукичёв, — но Луценко отличается именно суффиксом, который отсылает к уменьшительной основе.