Фамилия Пыхненко — яркий пример украинской модели фамилии, образованной с помощью патронимического суффикса -енко. В украинской ономастике этот суффикс означает «сын» или «потомок»: Пыхненко — буквально «сын Пыхны». Такая модель была особенно распространена в Левобережной Украине, на землях бывшего Гетманщины, и закрепилась там как основная форма фамилий для казачества и крестьянства.

Основа фамилии — личное прозвище Пыхна. В его корне лежит глагол «пыхать»: в старых говорах это слово означало «сильно дышать, пыхтеть», «гореть, пылать», а также «чваниться, важничать». Прозвище Пыхна мог получить человек с тяжелым дыханием, вспыльчивый или, наоборот, тот, кто любил пускать пыль в глаза, хвастаться. В украинском языке есть и слово «пиха» — спесь, гордость, что усиливает версию о прозвище, данном за характер.

Встречаются и однокоренные фамилии: Пыхтин, Пыхов, Пыхалов — все они восходят к тому же корню, но с разными суффиксами. Пыхненко стоит в этом ряду особняком благодаря типично украинскому окончанию. Географически фамилия больше всего привязана к центральным и восточным областям Украины, особенно к Полтавщине и Черкащине, где суффикс -енко был доминирующим.

Род Пыхненко, скорее всего, происходил из казацкой или крестьянской среды. Носители фамилии могли быть реестровыми казаками, которые получали прозвища по внешним признакам или поведению. В метрических книгах XIX века фамилия фиксируется в основном в Черниговской и Киевской губерниях, что подтверждает её украинское происхождение.