Фамилия Подыменко — яркий пример украинской модели образования фамилий на -енко, которая в XVII–XVIII веках стала самой массовой на Левобережной и Слободской Украине. Суффикс -енко изначально имел значение «сын» или «потомок», то есть Подыменко — это «сын Подымы» или «потомок того, кого называли Подыма».

Основа фамилии — прозвище Подыма (или Подым). В украинском и южнорусских говорах слово «подымать» означало «поднимать», «вздымать». Прозвище могло относиться к человеку с заметной статью — высокому, с гордой осанкой, которого «подымают» глазами. Но есть и более бытовая версия: «подыма» — тот, кто поднимает тяжести, грузчик или работник, занятый на подъёмных работах. Слово «подыма» фиксируется в исторических документах как прозвище, например, в реестрах запорожских казаков XVII века встречаются носители этого имени.

Отдельного внимания заслуживает приставка Под-: в украинской ономастике она нередко указывает на место или происхождение. Возможно, Подыменко — это человек «под Дымом», то есть живущий у реки или урочища с названием Дым, Дымное. Тогда корень меняется: не от «подымать», а от «дым» — и прозвище могло означать «живущий под дымом», то есть в курной избе, либо рядом с местом, где постоянно виден дым (кузница, смолокурня). Однако эта версия менее вероятна, так как фамилии с приставкой Под- и суффиксом -енко встречаются реже, чем чистые прозвищные.

Географически фамилия Подыменко тяготеет к центральным и восточным областям Украины — Полтавщине, Черкасщине, Сумщине, а также к югу России, куда переселялись украинские казаки и крестьяне. В XIX веке носители фамилии записаны в Харьковской, Екатеринославской и Киевской губерниях. В России фамилия встречается в Краснодарском крае и Ростовской области — наследие переселений черноморских казаков.

Таким образом, Подыменко — типичная украинская фамилия-патроним, образованная от прозвища, которое описывало либо физическую особенность, либо род занятий предка. Никаких дворянских корней или редких сословных привилегий за ней не числится — это фамилия казацкой или крестьянской среды, что и делает её исторически прозрачной.