Фамилия Просенко образована по одной из самых распространённых моделей в восточнославянской ономастике — с помощью суффикса -енко. Этот суффикс характерен для украинской традиции фамилий и означает «сын» или «потомок» того, кто назван в основе. Таким образом, Просенко — это «сын Прося» или «сын Просы».

Основа фамилии — имя или прозвище Прося. Самое вероятное объяснение: Прося — это производная, уменьшительная форма от канонического имени Прокофий (в народном варианте Прокоп, Прохор или Протасий). В украинской и южнорусской среде такие усечённые формы были обычными: Прокофий превращался в Прокопа, а от него — в Проню, Прошу, Прося. Фамилия Просенко, следовательно, могла означать «потомок Прокофия» (или Прокопа).

Менее распространённая, но возможная версия связывает основу с прозвищем Прося от слова «просо». В этом случае фамилия указывала бы на занятие предка — сеятеля проса, торговца крупой или человека, жившего на просяном поле. Однако для прозвищ, образованных от названий злаков, чаще использовали формы Просо, Просяник, а не Прося, поэтому эта гипотеза уступает по вероятности антропонимической.

Географически фамилия Просенко тяготеет к центральным и восточным областям Украины, а также к югу России — территориям, где активно шло переселение украинского населения в XVII–XIX веках. В старорусских переписях и ревизских сказках фамилия не фиксируется, что подтверждает её позднее оформление в крестьянской и казацкой среде. Сословно предки Просенко, скорее всего, были свободными крестьянами или казаками, а не дворянами — фамилии на -енко в массе своей принадлежали именно этим слоям.

Разбор фамилии прост и прозрачен: корень «прос-» (от имени или прозвища), суффикс «-енко» (родство). Ударение в современном употреблении ставится на второй слог: Просéнко, хотя в некоторых диалектах возможно ударение на первый.