Фамилия Марцышенко — яркий пример украинской модели фамилий, образованной с помощью патронимического суффикса -енко. Эта модель в XVI–XVII веках была самой продуктивной на землях современной Центральной и Восточной Украины, особенно среди казачества и крестьянства. Суффикс -енко буквально означал «маленький» или «сын», поэтому Марцышенко — это «сын Марцыша».

В основе фамилии лежит имя Марцысь, которое является народной, разговорной формой крестильного имени Марк. В украинской традиции имя Марк давало множество производных: Марко, Маркусь, Марцись, Марцысь. К основе Марцыш- добавился суффикс -енко, давший современное звучание. Таким образом, фамилия напрямую указывает на имя отца или деда по мужской линии.

Ударение в фамилии, скорее всего, падает на второй слог: Марцы́шенко, что типично для украинских фамилий на -енко. В русском языке ударение могло сместиться на третий слог, но исходный вариант — на «ы».

Географически фамилия Марцышенко тяготеет к левобережной Украине и южным областям России, куда в XVIII–XIX веках переселялись украинские крестьяне и казаки. Встречается она в реестрах Черниговской, Полтавской и Харьковской губерний, а также на Кубани.

Стоит отметить, что написание фамилии могло варьироваться: в метрических книгах нередко встречаются варианты Марцышенко, Марцишенко и даже Марчишенко. Это связано с тем, что на слух звуки «ц» и «ч», а также «ы» и «и» в украинских говорах могли смешиваться, и писарь записывал фамилию так, как слышал. Однако корень Марцыш- — наиболее достоверный, так как он прямо восходит к имени Марк через форму Марцись.