Фамилия Олкенченко — редкий случай, когда суффикс -енко присоединяется к основе, которая сама по себе звучит как готовая фамилия. Это сразу наталкивает на мысль, что перед нами не прямое прозвище, а вторичное образование, то есть фамилия, произведённая от другой фамилии.

Основа «Олкен» почти наверняка восходит к тюркскому имени или прозвищу. В тюркских языках «олкен» (ülken) означает «большой», «великий», «старший». Такое слово могли дать человеку как уважительное прозвище — за рост, возраст или положение. В русских документах XVI–XVII веков фиксируются фамилии вроде Олкенов, Олкин, которые как раз и образованы от этого корня. Носитель такой фамилии, Олкен, мог быть, например, татарином на русской службе или выходцем из Поволжья.

Далее вступает в силу украинская модель фамилеобразования. Суффикс -енко, типичный для Левобережной Украины и юга России, изначально означал «сын» или «потомок». Таким образом, Олкенченко — это буквально «сын Олкена», то есть потомок человека с прозвищем Олкен. Окончание -ченко вместо более ожидаемого -енко объясняется мягким произношением конечного «н» в основе: «Олкень» дало «Олкенченко», а не «Олкененко». Такая фонетическая адаптация — частая вещь в живой речи.

Географически фамилия тяготеет к территориям, где пересекались украинская и тюркская ономастика: Харьковская, Сумская области Украины, а также южные регионы России (Курская, Воронежская области). Встречаемость её крайне низкая, что говорит о локальном происхождении — вероятно, от одной семьи или даже одного человека, который перебрался в русскоязычную среду и чьи потомки закрепили фамилию в таком виде.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Олкенов — это более ранняя и «великорусская» форма (с суффиксом -ов), а Олкенченко — её украинизированный вариант. Встречается также написание Олькенченко (через мягкий знак), что лишь подчёркивает произносительную особенность. Никакой связи с «оленями» или «олком» (устаревшее «волк») здесь нет — это народная этимология, которая не выдерживает критики при взгляде на словообразовательную цепочку.

Итак, предок носителя фамилии Олкенченко, скорее всего, был человеком с тюркским прозвищем Олкен («большой»), а его потомок, переселившись в украинскую среду, получил отчество-фамилию с типичным суффиксом -енко.