Фамилия Матьяненко — характерный пример украинской фамилии, образованной по продуктивной модели с суффиксом -енко. В украинской ономастике суффикс -енко исторически выполнял роль отчества или указания на принадлежность: «сын такого-то» или «потомок такого-то». В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, которые закрепились в основном за дворянством и духовенством, фамилии на -енко стали массовыми в среде казачества и крестьянства Левобережной и Слободской Украины. Поэтому носитель фамилии Матьяненко, скорее всего, происходит из семей, живших на территории современной Украины (Полтавская, Черниговская, Сумская области или южные регионы России, куда мигрировали украинцы).

Основа фамилии — личное имя Матьян или Матьянка. Это уменьшительная или разговорная форма от канонического имени Матвей (от древнееврейского Маттитьяху — «дар Яхве»). В украинской народной среде имя Матвей давало множество производных: Матяш, Матьян, Матько. Вариант Матьян мог появиться под влиянием мягкого произношения или как диалектная форма. Таким образом, Матьяненко буквально означает «сын Матьяна», то есть потомок человека по имени Матвей.

В отличие от более распространённых вариантов (Матвеенко, Матяшенко), фамилия Матьяненко встречается реже. Это говорит о том, что прозвище Матьян могло бытовать в конкретной местности или даже в одной семье, где имя таким образом адаптировали на слух. В написании возможны колебания: через «и» (Матияненко) или с удвоением «н», но нормативная форма с «ь» и одним «н» — Матьяненко.

Никаких сведений о дворянском происхождении этой фамилии нет. Как и большинство фамилий на -енко, она принадлежала к простонародной среде. Носители фамилии, вероятно, были ремесленниками, хлеборобами или казаками. В современных базах данных фамилия встречается на Украине и в южных регионах России, что подтверждает её региональную привязку.