Фамилия Палющенко — типичный пример восточнославянской фамилии, образованной по продуктивной модели с суффиксом -енко. Этот суффикс, характерный прежде всего для украинской ономастики, указывает на происхождение по отцу: Палющенко буквально означает «сын Палюка» или «потомок Палюка». Ударение в фамилии обычно падает на второй слог: Палю́щенко.

Основа «Палю-» восходит к прозвищному имени Палюк. В свою очередь, Палюк — это уменьшительно-уничижительная форма от канонического крестильного имени Павел (от лат. paulus — «малый», «небольшой»). В украинской и южнорусской народной традиции имя Павел давало множество производных: Палюта, Палюха, Палюш, Палюк. Суффикс -юк в основе указывает на принадлежность к младшему поколению или на уменьшительность, то есть Палюк — это «маленький Павел» или «Павел-сын».

Менее вероятна, но возможна связь с диалектным глаголом «палить» (жечь, обжигать). В этом случае прозвище Палюк мог получить человек, занимавшийся выжигом угля, обжигом кирпича или извести, либо тот, кто жил на выжженном участке леса (подсечное земледелие). Однако для фамилий на -енко связь с крестильным именем встречается гораздо чаще, чем с ремеслом, поэтому версия с именем Павел — основная.

Географически фамилия Палющенко наиболее распространена в центральных и восточных областях Украины, а также в приграничных регионах России (Курская, Белгородская, Воронежская области), куда она попала с переселенцами в XVIII-XIX веках. В документах XVII века на Левобережной Украине встречаются казаки с прозвищем Палюк, что подтверждает давнюю историю этой основы в среде запорожского и реестрового казачества.

Социально фамилия Палющенко не элитарна: она не принадлежала дворянству или духовенству, а была распространена среди крестьян, казаков и мещан. В Российской империи носители этой фамилии не значились в родословных книгах, так как суффикс -енко считался «простонародным» и редко встречался в высших сословиях. Это делает фамилию Палющенко типичным образцом бытовой украинской ономастики, где фамилия прямо указывала на имя отца или деда, без претензий на статус.