Фамилия Оксеменко звучит на украинский лад и почти наверняка имеет украинское происхождение. Суффикс -енко — один из самых распространённых в Украине патронимических суффиксов, означающий «чей?» или «сын кого?». То есть Оксеменко — это буквально «сын Оксема». Вся сложность и интерес фамилии кроются в основе — имени или прозвище Оксем.

Самая правдоподобная версия возводит основу к разговорной форме крестильного имени Евсевий или Евсигний. В народной речи эти греческие имена, означающие «благочестивый» и «благознаменный», сильно сокращались и искажались. Формы вроде Овсей, Оксей, а затем и Оксем — типичный пример того, как длинное имя «обрубали» до удобного в быту звучания. Если это так, то предок носителя фамилии был крещён как Евсевий, а в семье и в селе его звали Оксемом. Его дети и стали Оксеменками.

Менее вероятна, но тоже возможна связь с тюркским словом «оксем» (в некоторых диалектах — «умный», «знающий»). В южнорусских и украинских степях, где веками происходил контакт славянского и тюркского населения, прозвища могли заимствоваться. Однако для украинской модели фамилии на -енко гораздо естественнее опираться на славянское или христианское имя, а не на тюркское прозвище, поэтому версия с Евсевием выглядит убедительнее.

В написании фамилии есть одна особенность: буква «о» в начале. В украинских фамилиях, образованных от имён, начальное «О» часто появлялось вместо «Е» или «И» (сравните Омелько от Емельян, Остап от Евстафий). Поэтому вариант «Оксеменко» — это не ошибка, а закономерный фонетический переход, закрепившийся в документах. Носители фамилии могли изначально писаться и как Евксеменко, но со временем форма с «О» стала основной.

Фамилия редкая и не имеет широкой географии. Её можно встретить в центральных и восточных областях Украины, а также среди потомков переселенцев на Кубани и в южных регионах России. Сословных данных по фамилии нет — суффикс -енко в XVII–XIX веках был повсеместным и у крестьян, и у казаков, и у мещан, поэтому предки Оксеменко могли быть кем угодно: от хлебороба до запорожского казака.