Фамилия Панасеренко — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия и не географическое название, а прозвище, образованное от глагольной формы. Если разобрать её по составу, сразу бросается в глаза нестандартное для украинских фамилий сочетание. Суффикс -енко, типичный для восточной и центральной Украины (исторически — «сын такого-то»), здесь присоединён не к имени, а к основе Панасер-, которая сама по себе уже является сложным словом.

Корень Панасер- происходит от украинского или южнорусского диалектного глагола «панасеряти» или производного от него существительного. В народной речи это слово означало «понасерять», «наделать серого», то есть действовать небрежно, кое-как, халтурить. Однако прямая и самая вероятная версия — прозвище Панасера (или Панасєра) давали человеку, который постоянно спешил, суетился, делал что-то на скорую руку, «серо», то есть некачественно. Вторая, менее распространённая гипотеза — связь с именем Панас (украинский вариант имени Афанасий). Но тогда фамилия выглядела бы как Панасюк, Панасенко или Панасович. Лишняя часть «-ер-» в середине указывает именно на глагольную основу, а не на имя.

Таким образом, фамилию Панасеренко получил сын человека по прозвищу Панасера. Это прозвище, скорее всего, носило ироничный или насмешливый оттенок — так могли назвать нерадивого работника или вечно куда-то бегущего суетливого человека. Встречается фамилия крайне редко, преимущественно в центральных областях Украины (Черкасская, Киевская, Полтавская), что подтверждает её чисто украинское происхождение и локальный характер бытования.

В русском языке фамилия почти не встречается, а при переносе на русскую почву могла искажаться до Панасеренков или Панасиренко, но исходная форма сохраняет украинскую огласовку. Поскольку фамилия недворянская и не попала в родословные книги, её носители почти наверняка были из крестьян или казаков — людей, которым прозвище давали по повседневному поведению, а не по родовитости.