Фамилия Мотыенко — характерный пример украинской фамилии, образованной с помощью патронимического суффикса -енко. Эта модель была одной из самых распространённых в Поднепровской Украине, особенно в казацкой среде, в XVI–XVIII веках. Суффикс -енко означал «сын» или «потомок», поэтому Мотыенко — буквально «сын Мотыя». Вопрос в том, что стояло за личным именем или прозвищем Мотий.

Самая вероятная основа — форма Мотий, которая могла возникнуть от канонического имени Матвей (от древнееврейского Маттитьяху — «дар Яхве»). В украинском языке имя Матвей давало множество уменьшительных вариантов: Матій, Матійко, Мотій. Фамилии Мотієнко, Матієнко и похожие действительно встречаются в украинской ономастике, и Мотыенко — их фонетический или орфографический вариант. В таком случае фамилия указывает на предка по имени Мотий, то есть Матвей.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с прозвищем от украинского слова «мотія» (мотыга) или глагола «мотати» (мотать, наматывать). Прозвище Мотий могли дать человеку с неусидчивым, «мотыляющимся» характером или, напротив, тому, кто работал мотыгой в поле. Однако в фамилиях на -енко чаще закреплялись именно крестильные имена, а не прозвища, поэтому первая версия выглядит убедительнее.

Фамилия Мотыенко не относится к числу широко распространённых. Её географические корни, скорее всего, лежат в центральных или восточных областях Украины — на Полтавщине, Черкащине или в бывших землях Запорожского войска. Встречается она и в России, куда попала в результате миграций XIX–XX веков, но сохраняет украинское звучание.

С точки зрения социального контекста, носители фамилии Мотыенко в большинстве своём происходили из крестьян или казаков. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что типично для «енковских» фамилий, которые в массе оставались фамилиями простого люда.