Фамилия Пыченко — типичный пример восточнославянской фамилии, образованной с помощью украинского или белорусского суффикса -енко. Этот суффикс, означавший в XVI–XVII веках «сын» или «потомок», закрепился в основном на территории современной Украины и южных регионов России. Следовательно, предки Пыченко с высокой вероятностью происходили из малороссийских земель или южнорусских областей, где такие фамилии массово формировались у казаков, крестьян и мещан.

Основа фамилии — «Пыч-» — вызывает вопросы, потому что в русском и украинском языках нет однозначного и распространённого слова с таким корнем. Наиболее правдоподобная версия связывает её с прозвищем Пыч, Пыча или Пыка. В русских говорах «пыка» означало «лицо», «морда», часто с оттенком грубости или некрасивости. Прозвище Пыч могли дать человеку с крупными или необычными чертами лица. Менее вероятна, но возможна связь с диалектным глаголом «пычать» — издавать глухой звук, пыхтеть, что могло относиться к человеку с тяжёлым дыханием или медлительному в движениях.

Другая гипотеза — происхождение от уменьшительной формы личного имени. В старину существовало имя Пыка (от греческого «Пик» или как вариант имени Пётр), но эта версия слабее: такие формы не зафиксированы в авторитетных ономастических справочниках. Словарь Б. Унбегауна упоминает фамилию Пыченко в ряду типичных украинских фамилий на -енко, но не даёт развёрнутой этимологии корня.

Географически фамилия Пыченко встречается рассеянно, без ярко выраженного гнезда. Единичные носители зафиксированы в Черниговской, Полтавской и Харьковской областях, а также в Краснодарском крае, куда переселялись украинские крестьяне. Сословно предки Пыченко, скорее всего, были казаками или крестьянами — именно в этих средах суффикс -енко был основным способом передачи фамилии по отцу.

Социальная история фамилии проста: никаких дворянских родов или громких титулов за Пыченко не числится. Это фамилия, которая говорит о происхождении из простонародья, и её корень — бытовое, часто нелестное прозвище, данное по внешности или поведению. Другие версии (от названия птицы «пыч» или от тюркского корня) не имеют лингвистического подтверждения и считаются натяжками.