Фамилия Марсенко — характерный пример украинской модели фамилии на -енко, самой распространённой на Левобережье и в Слобожанщине. Суффикс -енко в XVII–XVIII веках был основным способом образования фамилий от имён и прозвищ, и означал «сын такого-то» или «потомок». Марсенко — это «сын Марса» или, скорее, «сын Марсака»: основа здесь не прямое имя Марс, а его производная форма.

Корень Марс- с украинским «аканьем» восходит к каноническому имени Марк (от латинского «молот»). В народной речи имя Марк давало уменьшительные варианты: Марко, Маркусь, Марсак, Марса. От последнего и пошла фамилия Марсенко — через характерный для украинской ономастики переход: Марс + -енко. В белорусской и польской традиции такая же основа могла бы дать фамилию Марсевич, но на украинских землях победил суффикс -енко.

Географически фамилия Марсенко сосредоточена в центральных и восточных областях Украины — Полтавщине, Черкащине, Сумщине, а также в прилегающих регионах России, куда переселялись украинские крестьяне. В ревизских сказках XIX века Марсенки встречаются среди казачьих и крестьянских родов: фамилия не дворянская, а массовая, народная. Важная деталь: в русской среде фамилию могли записывать как Марсов, Марсков, но Марсенко — именно украинский вариант, сохранивший патронимический суффикс.

Спорный момент: некоторые любители этимологии связывают Марсенко с латинским Mars (бог войны) или с французским марсель, но эти версии не выдерживают критики. Фамилия не имеет отношения ни к античности, ни к морскому порту — она бытовая, от крестильного имени, которое в народе сократили до Марс. Иных правдоподобных гипотез нет: фамилия прозрачна по составу и не требует сложных реконструкций.

Таким образом, предки носителей фамилии Марсенко — скорее всего, украинские казаки или крестьяне, чей родоначальник носил уменьшительное имя Марс (от Марк). Фамилия не меняла форму и дошла до нас в том же виде, в каком её записали в церковных книгах двести-триста лет назад.