Фамилия Партоненко образована по классической для восточной Украины модели с суффиксом -енко. В XVII–XVIII веках этот суффикс стал главным маркером фамилий на территории современной Полтавской, Черниговской, Харьковской и соседних областей, вытеснив более архаичные патронимы на -ович. Партоненко — буквально «сын Партона» или «потомок Партона».

Основа фамилии — имя или прозвище Партон. В русской и украинской ономастике оно встречается редко, что делает фамилию локальной и не слишком распространённой. Самая вероятная версия — происхождение от разговорной формы канонического имени Парфён (церковное Парфений, от греческого parthenos — «девственник», «чистый»). В народном произношении «Парфён» могло дать «Партон» через упрощение группы согласных (ср. Парфён → Партон, как Артём → Артёмон). Менее вероятна связь с польским parton («покровитель», «шеф») или с тюркскими корнями, поскольку географически фамилия тяготеет к левобережной Украине, где влияние польского языка было слабее, чем влияние греческих имён.

Если отталкиваться от прозвищной версии, то в говорах слово «партон» могло иметь ироническое или бытовое значение — так могли прозвать человека за особую чистоплотность, опрятность (отсылка к исходному значению «девственный») или, наоборот, в насмешку. Однако надёжных диалектных фиксаций этого слова нет, поэтому версия с именем Парфён выглядит предпочтительнее.

Фамилия не относится к дворянским — типичная крестьянская или казацкая фамилия, возникшая в среде реестрового казачества или свободных землепашцев Гетманщины. В документах XIX века носители Партоненко встречаются преимущественно в Харьковской и Екатеринославской губерниях, что подтверждает её восточноукраинское происхождение. В современной России фамилия редка, чаще встречается у потомков украинских переселенцев.