Фамилия Мотыченко — характерный пример украинской модели фамилий на -енко, самой распространённой на Левобережной и Слободской Украине. Эта модель, по данным исследователя Бориса Унбегауна, исторически означала «маленький» или «сын» того, кто назван в корне. В данном случае корень — Мотык-, который напрямую связан с украинским словом «мотика» (тяпка, мотыга). То есть Мотыченко — это буквально «сын Мотыки», а Мотыкой могли прозвать человека, работавшего мотыгой, либо того, кто внешне или по характеру напоминал этот инструмент.

Вторая, менее очевидная версия, отталкивается от уменьшительной формы имени Матфей — в украинском языке оно давало варианты Мотя, Мотко, Мотык. Тогда Мотыченко — это потомок человека по имени Мотя (Матвей). Эта гипотеза слабее, потому что суффикс -енко присоединялся к основам на -к- (Мотык- + -енко), а не к кратким формам имён напрямую. Прозвищное происхождение выглядит естественнее: в подворных переписях Гетманщины XVII–XVIII веков фамилии на -енко чаще всего возникали из прозвищ, а не из крестильных имён.

Географически фамилия тяготеет к Полтавщине и Черниговщине — регионам, где суффикс -енко давал до 60% всех фамилий. Встречаются варианты написания: Мотыченко, Мотиченко (с путаницей «ы» и «и» в безударной позиции). В русском языке фамилия не склоняется по падежам, если принадлежит женщине, и склоняется как обычное существительное второго склонения у мужчин.

Социальный контекст простой: носители фамилии — потомки земледельцев или ремесленников, для которых мотыга была основным орудием. Никакого дворянского или духовного происхождения у этой фамилии нет, она из крестьянской и казацкой среды.