Фамилия Палекаренко — хороший пример того, как украинская модель образования фамилий может скрывать неочевидную профессиональную или прозвищную основу. Суффикс -енко (в украинской традиции — патронимический, «сын такого-то» или «потомок такого-то») здесь присоединён к основе Палекар-. Именно в этой основе и кроется главная загадка.

Самая вероятная версия связывает фамилию с профессией. Слово палекар (или палікар) в украинских говорах, особенно западных, означало «палач» или «кат». В польском языке palikować — «сажать на кол», pal — «кол». Таким образом, Палекаренко — буквально «сын палача». Прозвище Палач (Палекар) мог получить человек, исполнявший эту мрачную, но официальную должность, либо, что встречалось чаще, так могли в насмешку прозвать человека с жёстким или суровым характером, не обязательно связанного с реальными казнями.

Есть и альтернативная, более мирная версия. В украинском языке существует диалектное слово паліка — «головня», «головешка», а также палити — «жечь». Прозвище Палека могли дать либо тому, кто работал с огнём (кузнец, углежог), либо человеку со смуглой, «опаленной» кожей. Суффикс -ар в таком случае превращал прозвище в название деятеля: «Палека» → «Палекар» — тот, кто жжёт. В этом случае Палекаренко — потомок человека, связанного с огнём или обжигом.

Географически фамилия тяготеет к западным и центральным областям Украины — Волынь, Подолье, Хмельниччина. В России она встречается редко и почти всегда — следствие миграций XIX–XX веков. Интересно, что в письменных источниках XVIII–XIX веков можно встретить варианты написания: Паликаренко (что поддерживает версию с «палити») и Палекаренко (ближе к «палачу»). Оба варианта произносились одинаково.

Словообразовательная модель типична для украинских фамилий: прозвище + суффикс профессии (-ар) + патронимический суффикс (-енко). Сословно носители фамилии, скорее всего, были казаками или крестьянами, реже — мещанами. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.