Фамилия Наталенеко — яркий пример украинской модели фамилий на -енко, самой распространённой в этой языковой среде. Суффикс -енко исторически означал «сын» или «потомок», то есть Наталенеко — это буквально «сын Натала» или «маленький Натал». Такие фамилии массово закрепились в Поднепровье, на Левобережной и Слободской Украине в XVI–XVII веках, когда отчество на -енко перестало быть временным и стало наследственным.

Основа фамилии — мужское имя Натал, которое является разговорной формой канонического имени Наталий (от латинского natalis — «родной», «рождественский»). В народной среде имя Наталий было редким, чаще встречалось в церковных святцах, а в быту его могли давать мальчикам, родившимся на Рождество. Соответственно, предок носителя фамилии мог быть крещён как Наталий, но в документах и в повседневном общении его звали Натал. От этой формы и пошла фамилия.

Интересно, что в отличие от более привычного Наталенко (с ударением на второй слог), вариант Наталенеко фиксирует диалектную или орфографическую особенность: в украинском языке после шипящих и мягких согласных суффикс мог приобретать форму -енек- или -енеко. Такое написание — редкое, и оно указывает на конкретную местность, где фамилию записывали на слух, не подгоняя под стандартную норму. Скорее всего, это юго-восточные регионы Украины (Полтавщина, Харьковщина) или Кубани, куда фамилии на -енко массово вывозили переселенцы.

Сословно носители фамилии Наталенеко относились к казацкой старшине или крестьянам — в XVIII–XIX веках фамилии на -енко были всесословными, но особенно плотно встречались среди реестровых казаков и мещан. Дворянского титула эта фамилия, скорее всего, не давала, если только её не носил человек, выслуживший личное дворянство на военной или гражданской службе.

Сравните с однокоренными: Наталенко (стандартная форма), Наталевич (польско-белорусская модель), Натальин (русская притяжательная форма). Фамилия Наталенеко стоит особняком — её написание с «е» после «н» сохранило ту самую живую народную речь, которую не успели «исправить» писаря.