Фамилия Недоренко — характерный пример украинской модели образования фамилий на -енко. Суффикс -енко в украинской ономастике означал «сын» или «потомок», то есть Недоренко буквально переводится как «сын Недора» или «потомок Недора». Именно эта модель — самая массовая в Украине, особенно на Левобережье и в Слобожанщине, где фамилии на -енко закрепились в XVI–XVII веках как обозначение детей казаков и крестьян.

В основе фамилии лежит прозвище Недор. Скорее всего, оно происходит от глагола «недоросль» или «недород» — в старину так называли человека невысокого роста, щуплого телосложения или того, кто не дотянул до ожидаемого уровня (например, недоросший сын в семье). В словаре украинских прозвищ встречается слово «недора» как синоним «недомерка» или «недоросля». Прозвище могло быть ироничным — давали его, скорее всего, взрослому мужчине, который выглядел моложе своих лет или был мал ростом.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с именем Недор как сокращённой формой от Феодор (Фёдор) через народное «Недор». В украинских говорах имя Фёдор нередко звучало как «Хведор», а в некоторых диалектах — как «Недор». Однако эта гипотеза слабее: прозвищная версия лучше объясняет смысл и не требует натяжек в фонетике.

Фамилия Недоренко распространена в центральных и восточных областях Украины — в Черкасской, Полтавской, Харьковской, а также в южных регионах России, куда переселялись украинские крестьяне и казаки. В документах XVIII–XIX веков встречаются Недоренки среди казаков Черниговского полка и крестьян Харьковской губернии. Сословно фамилия не была дворянской — это типичная казацкая или крестьянская фамилия, образованная от бытового прозвища.