Фамилия Пустовойко — редкий случай, когда прозвище буквально «законсервировалось» в суффиксе, указывающем на происхождение носителя из определённой местности. Основа здесь прозрачна: «пустой» и «вой» (или «воя»). В старину «пустым воем» называли не боевую единицу, а одинокого человека, не имеющего ни семьи, ни хозяйства, либо того, кто живёт на пустоши — необжитом, заброшенном месте. В некоторых говорах «вой» — это и пахота, и надел земли, так что «пустовой» мог означать «пустующий участок» или «холостяк, не пашущий свою полосу».

Но ключевая особенность — суффикс -ко. В украинской и белорусской ономастике он выполняет сразу две функции: уменьшительно-ласкательную и указательную. Фамилии на -ко (Пустовойко, Ковалько, Гринько) часто закрепляли за человеком по его прозвищу в семье или общине, а также могли означать «сын такого-то» или «человек из рода Пустовой». То есть Пустовойко — это не просто «пустой вой», а «потомок того самого Пустового» или «парень с пустоши». Такая модель типична для Левобережной Украины и юга Беларуси, где фамилии на -ко особенно массово фиксировались в XVII–XVIII веках.

Встречается и версия, что в основе лежит не прозвище, а топоним — название хутора или села Пустовой, Пустовойка. Тогда фамилия образована по схеме «житель такого-то места», что тоже логично: переселенцы часто получали фамилию по покинутой деревне. Однако в современных справочниках населённых пунктов с таким корнем почти нет, так что прозвищное происхождение правдоподобнее.

Социальный статус первых носителей, скорее всего, был невысок — казаки, крестьяне или мещане. Фамилия не дворянская, без патронимического суффикса -ов/-ев, что указывает на непривилегированное сословие. В реестрах запорожских казаков и метрических книгах Полтавской и Черниговской губерний Пустовойко встречаются с XVIII века, но массового распространения фамилия не получила: это редкий антропоним, который остался локальным, не разойдясь по всей империи.

Сейчас фамилия сохраняется преимущественно в Украине и среди потомков украинских переселенцев в России и Канаде. Её написание устойчиво: вариант Пустовойко встречается в документах, а Пустовойка — скорее женская форма или искажение при переписи. Никакой «красивой легенды» за фамилией нет, но именно эта бытовая прямота — «пустой вой» — и делает её ценной для историка: за ней стоит реальный образ одинокого хозяина на краю степи.