Фамилия Матросенко — яркий пример украинской модели образования фамилий на -енко, которая в XVII–XVIII веках стала массово вытеснять более ранние формы. Суффикс -енко в украинской ономастике означал «маленький», «сын» или «потомок», то есть Матросенко — буквально «сын матроса». В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, где основа чаще застывает в притяжательной форме («чей?»), украинский патроним на -енко активнее подчёркивал родство по мужской линии.

Основа «матрос» заимствована из голландского matroos через посредство петровской эпохи, когда в русский язык хлынули термины корабельного дела. В Малороссии, не имевшей своего флота, слово «матрос» первоначально было не столько профессиональным, сколько прозвищным. Им могли назвать человека, который побывал на службе в российском флоте, вернулся в родное село и сохранил морские привычки — или же просто носил одежду, напоминающую матросскую. В ряде случаев прозвище Матрос давали за неуклюжесть на суше (ироническое переосмысление) либо за любовь к рассказам о морях.

Географически фамилия Матросенко плотнее всего привязана к левобережной Украине — Черниговской, Полтавской, Сумской областям. Именно здесь в ревизских сказках XVIII — начала XIX века фиксируется большинство носителей. В центральных великорусских губерниях встречаются единичные случаи, чаще всего как результат переселения или рекрутчины. Интересно, что в казацкой среде прозвище Матрос было нечастым: казаки относились к флотской службе настороженно, и «матрос» мог звучать почти как насмешка.

Стоит отличать фамилию Матросенко от более редкой Матросов (русский вариант) и от фамилий с корнем «матр-», восходящих к женскому имени Матрёна (Матрёнин, Матрёшкин). В случае Матросенко связь с мужским прозвищем бесспорна: суффикс -енко не образуется от женских имён. В украинской традиции женские имена давали фамилии на -ин (Матренин) или -енк(о) не использовали вовсе.

Таким образом, носитель фамилии Матросенко почти наверняка происходит из украинской семьи, где предок получил прозвище Матрос — либо по реальной службе, либо по внешнему сходству или привычкам. Сама фамилия — типичный продукт украинской антропонимической системы, которая в XVIII веке активно штамповала фамилии на -енко, закрепляя их за целыми родами.