Фамилия Маркоменко — характерный пример украинской фамилии, образованной с помощью суффикса -енко. Эта модель, означавшая в XVI–XVIII веках «сын» или «потомок» (как и русское -ович), стала самой массовой на Левобережной и Слободской Украине. В основе фамилии лежит имя Маркома, которое само по себе является производным. Это может быть уменьшительная форма от крестильного имени Марк (через промежуточную форму Марко) либо от редкого имени Марком, которое в святцах не встречается, но могло бытовать в народе как вариант Марка с добавлением суффикса -ом-.

Если исходить из распространённости, самый вероятный путь: имя Марк → разговорная форма Марко (с ударением на первый слог) → ласкательное или обиходное Маркома → фамилия Маркоменко. Суффикс -енко здесь присоединён не напрямую к Марко, а к более редкой основе, что выделяет фамилию среди многочисленных Марченко и Марковенко. В украинской ономастике такая цепочка — норма: от полного имени брали уменьшительную форму и уже от неё образовывали фамилию с -енко.

Встречается фамилия преимущественно в центральных и восточных областях Украины, а также среди потомков переселенцев на Кубани и в Ставрополье. В России фамилия редкая и сосредоточена в регионах, граничащих с Украиной, — в Ростовской, Воронежской областях, Краснодарском крае. Социальный состав носителей в XIX веке — в основном крестьяне и казаки, что типично для фамилий на -енко, которые в Российской империи редко поднимались выше мещанского сословия.

Иных версий происхождения, кроме как от имени, у фамилии нет. Попытки связать её с польским «markom» (маркитант, торговец) или с тюркским корнем неубедительны: суффикс -енко однозначно указывает на восточнославянскую, а именно украинскую, среду бытования.