Фамилия Нанайко — яркий пример украинской модели фамилий с уменьшительно-ласкательным суффиксом. Её основа, «Нанай», скорее всего, восходит к имени Наан, которое является народной формой крестильного имени Иоанн (в русской традиции — Иван). В украинском языке имя Иван давало целый ряд уменьшительных вариантов: Иванко, Иванцьо, Иванчик, а также Наан, Нанай, Наньо. Суффикс «-ко» в украинских фамилиях — один из самых распространённых. Он указывал на происхождение от прозвища или имени отца: «чей?» — «Нанайко», то есть сын, потомок Наная. Такая модель типична для Поднепровья, Полтавщины, Черниговщины — регионов, где фамилии на «-ко» (Бойко, Гришко, Шевченко) встречаются особенно часто.

Есть и более редкая, но правдоподобная версия: основа «нанай» может быть не христианским именем, а прозвищем, связанным с диалектным глаголом «нанайкати» — ласкать, нянчить, баловать. В таком случае Нанайко — прозвище ласкового, заботливого человека или, наоборот, того, кто сам требует ласки. Эта версия объясняет фамилию из живого народного слова, а не из книжного святца.

Географически фамилия Нанайко сегодня встречается в основном в Украине (особенно в Черкасской и Киевской областях) и среди украинской диаспоры. В России она редка, что подтверждает её украинское происхождение. В дореволюционных источниках носители фамилии могли записываться как мещане или казаки — сословная принадлежность по одной фамилии не восстанавливается, но суффикс «-ко» в малороссийских губерниях чаще встречался у свободных сельских обывателей, чем у крепостных.

Сравнение с однокоренными фамилиями помогает уточнить картину. Нанаенко, Нанайченко, Нанайчук — все они построены от той же основы «Нанай» с разными патронимическими суффиксами (соответственно «-енко», «-ченко», «-чук»). Наличие целого гнезда таких фамилий говорит о том, что прозвище или имя Нанай было в ходу в нескольких сёлах, а не было единичным случаем. Это делает версию о крестильном имени Иоанн более весомой: имя Иван было настолько популярно, что его производные дали десятки разных фамилий.