Фамилия Мастепаненко — украинская по происхождению, что выдают характерные суффиксы. Основа здесь — «Мастепан». Это прозвище или мирское имя, которое образовано от двух слов: «масте» (вероятно, искажённое «масти» — масть, цвет, или от «мастак» — мастер, умелец) и «пан» (господин, хозяин). В украинском языке «маститий пан» — уважаемый, заслуженный господин. Вполне вероятно, что прозвище дали человеку, который в своей среде слыл знатоком дела, авторитетом, «мастером-паном». Суффикс «-енко» — типичный для украинских фамилий, означал «сын» или «потомок» (буквально: сын Мастепана). Таким образом, Мастепаненко — потомок того, кого в округе называли Мастепаном.

Вторая версия, менее правдоподобная, связывает «Масте» с польским «masto» — тесто. Тогда прозвище могло относиться к пекарю или кондитеру, который работал на пана. Но такое толкование встречается реже, так как в польском слово «masto» вышло из употребления, а в украинском быту «маститий» было широко распространено.

Фамилия редкая, встречается в основном на востоке Украины (Харьковская, Днепропетровская области) и в смежных регионах России. В ревизских сказках XIX века её носители — преимущественно казаки и крестьяне, что подтверждает народное происхождение прозвища. Сословной элиты среди Мастепаненко не было, фамилия не попала в дворянские родословные книги, что типично для «енковских» фамилий.

Интересно, что в фамилии сохранился устаревший компонент «пан» — маркер социального статуса в Речи Посполитой. В украинских фамилиях «пан» часто добавляли к прозвищу для иронии или уважения (сравните: Панченко, Панько). Здесь же он сросся с корнем «масте-», создав уникальное слово, не встречающееся больше ни в одной известной фамилии.