Фамилия Полуренко — украинская по своей словообразовательной модели. Суффикс -енко, один из самых распространённых в Украине, указывает на происхождение по отцу: «маленький», «сын» или «потомок» человека, которого звали Полур. В основе лежит прозвище или некалендарное имя Полур, а сама фамилия означает «сын Полура».

Корень «Полур-» — тёмный и редкий. Вероятнее всего, он восходит к украинскому диалектному слову «полура» — так в некоторых говорах называли нерасторопного, вялого или полусонного человека. Сравните с русским «полуротозей» или украинским «полудурок» — приставка «полу-» в таких прозвищах задавала значение неполноты качества. Человек, получивший прозвище Полур, мог быть медлительным, с ленцой, или, напротив, так его в шутку дразнили за спокойный нрав.

Менее вероятная, но допустимая версия — связь с польским словом polura (от pół — половина и ura — крик, шум) или с диалектным «полурить» (говорить невнятно, бормотать). Однако в украинской антропонимии такие сложные гибридные формы редки, и первая версия — с прозвищем от «полура» — выглядит естественнее.

Фамилия Полуренко — локальная. Она почти не встречается за пределами Украины и соседних областей России (Курская, Белгородская), куда переселялись украинские крестьяне в XVIII–XIX веках. Носители фамилии — выходцы из крестьянского или казачьего сословия, поскольку сложные прозвища из бытовой лексики чаще всего закреплялись именно в этих средах. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

По написанию фамилия устойчива: варианты вроде «Полуренко» с двойным «л» или «Полуренко» через «о» в корне — ошибки переписчиков. В документах XIX века могла встречаться форма «Полуренков» — результат обрусения на русской почве, когда к украинской основе добавляли типичный русский суффикс -ов. Сегодня эта форма почти вышла из употребления.