Фамилия Мысоченко звучит нарочито украински, и это не случайно: её выдают суффикс -енко и характерная основа. В украинской ономастике -енко — самый распространённый патронимический суффикс, означающий «чей-то сын» или «потомок». Если в России преобладают фамилии на -ов/-ев, то на востоке Украины и в южнорусских регионах, куда активно переселялись украинцы, фамилии с этим окончанием встречаются сплошь и рядом. Мысоченко — типичный пример такой модели, и её носители, скорее всего, происходят из украинской или смешанной русско-украинской среды.

Основа фамилии — Мысок, уменьшительная форма от имени или прозвища Мыс. Здесь возможны два объяснения, и оба имеют под собой реальную почву. Первое: Мыс — это сокращение от христианского имени Михаил (в украинском быту — Мисько, Мысь). Такое усечение — обычное дело: от Ивана получали Ванька, от Михаила — Мисько, а от Миська — уже Мыс. Второе: прозвище Мыс могло возникнуть и самостоятельно — так называли человека с острыми чертами лица, с выдающимся лбом или даже просто упрямого, «клином не вышибешь». В любом случае, Мысоченко — потомок того самого Мыса или Мыська.

С географической точки зрения фамилия тяготеет к левобережной Украине и югу России. Наибольшая плотность носителей Мысоченко фиксируется в Харьковской, Сумской областях, а также в Ростовской области и Краснодарском крае — регионах, куда в XVIII–XIX веках активно переселялись украинские крестьяне. В центральной России фамилия редка, что ещё раз подтверждает её южное происхождение.

Сословно предки Мысоченко были, скорее всего, казаками или крестьянами. Фамилии на -енко в малороссийских землях первоначально закреплялись за казацкой старшиной и мещанами, но к XIX веку стали массовыми среди всех слоёв населения. Дворянских корней у этой фамилии, судя по отсутствию в родословных книгах, нет — это фамилия простого люда, чья история не записана в гербовниках, но сохранена в семейных преданиях и разговорной речи.