Фамилия Матроненко — характерный пример украинской модели фамилий на -енко. В украинской ономастике суффикс -енко традиционно означал «сын» или «потомок», поэтому фамилия Матроненко буквально читается как «Матронин сын» или «потомок Матроны». Основа фамилии — женское имя Матрона (каноническая форма Матрона, разговорная Матрёна). В крестьянской среде Украины и юга России до отмены крепостного права фамилии по материнскому имени встречались реже, чем по отцовскому, но были возможны: если мать играла ключевую роль в хозяйстве, была вдовой или ребёнок рос без отца, фамилию могли дать по ней.

Имя Матрона (от латинского matrona — «знатная женщина», «мать семейства») было широко распространено среди простого народа. В украинских говорах оно могло звучать как Матрона, Матруна, а производные формы — Матруня, Матронка — давали начало фамилиям. Интересно, что в отличие от русских фамилий на -ин (Матрёнин), где имя матери прямо указывало на сына, украинское -енко подчёркивало именно родовую связь, не обязательно прямую: Матроненко могло закрепиться за целым родом, где прародительницей была Матрона.

Регионально фамилия Матроненко тяготеет к центральным и восточным областям Украины, особенно к Полтавщине и Черкащине, где модель на -енко была доминирующей. В российских переписях фамилия встречается редко и чаще всего у потомков переселенцев с Украины. Социальный контекст простой: носители фамилии в XIX веке — в основном крестьяне или казаки, без дворянских корней. В документах фамилия могла записываться по-разному: Матроненко, Матроненков, Матроненко (с ударением на втором слоге или на «о»), но современное написание устойчиво.

С точки зрения словообразования, фамилия Матроненко стоит в одном ряду с такими, как Матвиенко (от Матвей), Гриценко (от Григорий), но с важным отличием: здесь основа — женское имя. Это редкий случай, когда фамилия не «обесценивает» материнскую линию, а фиксирует её в родовом имени.