Фамилия Мустепаненко — редкий случай в русском ономастиконе, поскольку её основа явно не славянская, а финно-угорская, но оформлена по украинской модели. Если отбросить типичный украинский суффикс -енко (который изначально означал «сын» или «потомок»), остаётся корень «Мустепан». Скорее всего, это русифицированная или украинизированная форма финской или карельской фамилии Мустепанен (Mustepanen). В финском языке «musta» — «чёрный», а «pää» — «голова»; таким образом, прозвище могло означать «черноволосый» или «черноголовый». В прибалтийско-финской среде такие прозвища давали по цвету волос или смуглой коже, отличавшей человека от светловолосых соседей.

Вторая версия, менее вероятная, но не исключённая: основа могла восходить к эстонскому слову «must» («чёрный») и «peenike» («тонкий») или к личному имени. Однако в любом случае перед нами фамилия, возникшая на стыке культур: финно-угорское прозвище получило украинский патронимический суффикс. Такое могло произойти, если носитель переселился из северо-западных регионов (Ингерманландия, Карельский перешеек) на украинские земли, где его фамилию «переоформили» по местной модели. Либо, наоборот, украинский переселенец на север получил прозвище от финнов, а потом оно закрепилось в форме на -енко.

Географически фамилия Мустепаненко встречается редко, преимущественно в Украине и на юге России, что подтверждает версию о миграции. Сословной принадлежности предков установить по фамилии нельзя — -енко носили и крестьяне, и казаки, и мещане. Суффикс -енко в XVII–XIX веках был массовым в Поднепровье и Слобожанщине, поэтому носителями могли быть люди любого звания. Единственное, что можно сказать с уверенностью: предок нынешних Мустепаненко получил прозвище за внешность (чёрная голова), и это прозвище «одомашнили» в украинской языковой среде.