Фамилия Понасенко звучит на украинский лад, и это не случайность: её основа — диалектное имя Понас, которое в народной речи заменило церковное Афанасий. Греческое слово «афанасия» переводится как «бессмертие», но до славянских земель имя дошло в искажённом виде. Древнерусский язык не терпел звука «ф», поэтому в заимствованных словах его заменяли на «п» или «хв» — так Афанасий превращался в Опанас, Панас, а затем и в Понас.

Суффикс -енко в этой фамилии указывает на отчество: буквально Понасенко — «сын Понаса». Такая модель образования фамилий закрепилась в Поднепровье, на Левобережной Украине и частично в южнорусских землях, где в XVII–XVIII веках приписывание суффикса -енко к имени отца стало массовым способом отличать людей в реестрах казаков и мещан. Если предки носили эту фамилию, они, скорее всего, происходили из казацкой или крестьянской среды, где прозвища на -енко бытовали особенно плотно.

Менее известная версия связывает основу с именем Понасий — так в святцах называли одного из раннехристианских мучеников, сподвижника преподобного Никиты, скончавшегося около 814 года. В этом случае фамилия тоже читается как «сын Понасия», но исходное имя реже и древнее. На письме формы Понасенко и Панасенко долго сосуществовали: замена «а» на «о» в безударной позиции — типичная черта украинской фонетики, поэтому в документах XIX века одна и та же семья могла фигурировать в обоих вариантах.

Сам по себе суффикс -енко не нёс сословной нагрузки — его носили и казаки, и посполитые крестьяне, и мещане. Поэтому фамилия Понасенко не указывает на знатное происхождение, но зато точно говорит о регионе: искать корни стоит в Полтавской, Черниговской, Киевской или Харьковской губерниях, откуда фамилия позже распространилась по всей Российской империи вместе с переселенцами. В северных великорусских говорах такой способ образования не прижился, так что география бытования фамилии остаётся надёжным маркером украинского происхождения рода.