Фамилия Пехенко звучит по-украински, и её разбор логично начать именно с суффикса. Формант -енко — один из самых распространённых в украинской антропонимии, он означает «маленький», «сын» или «потомок». В донских и кубанских говорах такие фамилии тоже встречаются, но корни почти всегда тянутся на юго-запад. Пехенко — типичная «патронимическая» фамилия, то есть образованная от имени или прозвища отца.

Основа Пех- — самая интересная часть. В украинском языке есть слово «піх» (пех) — «пехота», «пеший воин». Однако прозвище Пех могло закрепиться за человеком не только из-за службы в пехоте. В говорах «пехом» называли медлительного, тяжелого на подъем человека, того, кто ходит пешком, а не ездит верхом. Есть и другая, менее очевидная версия: Пех — это сокращённая форма от крестильного имени Пелагея (в просторечии Пеха, Пехна). В этом случае фамилия образована от женского имени, что бывает, если женщина после смерти мужа вела хозяйство и её дети получили прозвище по матери.

Сравнение с однокоренными фамилиями помогает расставить приоритеты. В украинской среде распространены Пех, Пехота, Пєхов (с «є»), а также Пехтєрєв. Все они восходят к той же основе. Наиболее правдоподобной выглядит версия о прозвище Пех, данном пешему воину или просто тому, кто не имел лошади — в казацкой среде это выделяло человека. Фамилия Пехенко, таким образом, могла означать «сын Пеха» — потомок человека, который ходил пешком либо служил в пехоте.

Географически фамилия тяготеет к центральным и восточным областям Украины, особенно к Полтавщине и Черкащине, откуда шла массовая миграция на юг и восток Российской империи. Встречается она и на Кубани, куда переселялись запорожские казаки. В современных российских базах данных Пехенко не входит в число частых фамилий, что подтверждает её локальное происхождение.