Фамилия Пичененко звучит как типичная украинская фамилия на -енко, и это первое, что бросается в глаза. Суффикс -енко в украинской ономастике — почти всегда указатель на происхождение с территории современной Украины или юга России, где этот формант был самым популярным способом образовать фамилию от имени или прозвища. В отличие от великорусских -ов/-ев, которые означали «чей?», суффикс -енко в XVI–XVII веках означал «чей сын?» или «чей потомок?». То есть Пичененко — это буквально «сын Пичена» или «человек из рода Пичена».

Основа фамилии — прозвище или имя Пичен. Здесь есть два основных пути. Первый: Пичен — это уменьшительная форма от крестильного имени Пётр. В южнорусских и украинских говорах имя Пётр давало множество производных: Петро, Петрик, Петрусь, а также Пичен (через чередование т/ч и редукцию гласных). Второй, не менее вероятный: прозвище Пичен могло быть связано с диалектным словом «пичкать» — пачкать, марать, или с «пич» в значении «печь». В украинском языке «піч» — это печь, а «пічений» — печёный. Прозвище Пичен могли дать пекарю, человеку, который работал у печи, или же тому, кто имел привычку пачкаться (например, в саже). Правдоподобнее версия с печью: фамилии от ремёсел — одни из самых распространённых, и «печной» корень дал много фамилий вроде Печенкин, Печников.

Географически фамилия Пичененко встречается в основном в центральных и восточных областях Украины (Полтавская, Черкасская, Днепропетровская), а также в приграничных районах России. Это типичная казацкая или крестьянская фамилия: в реестрах Войска Запорожского и в переписях Малороссии XVIII века много фамилий на -енко, и Пичененко могла появиться именно там. Сословной привязки, кроме простого происхождения, у неё нет — дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что тоже говорит в пользу её народного, ремесленного корня.

Любопытная деталь: фамилия Пичененко рифмуется с более известной фамилией Пищенко, но их основы различаются. Пищенко, скорее всего, от «пища» (еда) или от «пищать», а Пичененко — от «піч» или «Петро». Такое соседство однокоренных, но разных по смыслу фамилий часто встречается в украинской ономастике и показывает, насколько местные говоры и традиции могли развести даже похожие звучания в разные стороны.