Фамилия Семеко — редкий пример украинской модели фамилии, сохранившей архаичный суффикс -ко, который в большинстве случаев со временем перешёл в -енко. Здесь же суффикс присоединился к основе Сем- напрямую, минуя промежуточное -ен-. Такое образование характерно для западноукраинских и белорусских земель, где фамилии на -ко без дополнительного наращения встречаются чаще, чем на востоке. Если бы фамилия формировалась по малороссийской моде XIX века, мы бы имели Семенко, а не Семеко.

Основа Сем- — это сокращённая форма от крестильного имени Семён (древнееврейское Шимон, «услышанный Богом»). В народной речи имя часто усекали: Сем, Сема, Семка. Отсюда же пошли фамилии Семин, Семов, Семаков. Семеко — вариант, где к основе Сем- прибавили патронимический суффикс -ко, который в украинской традиции означал «сын такого-то»: Семеко буквально — «сын Семы» или «маленький Семён».

Географически фамилия тяготеет к западу Украины. В российских переписях и метрических книгах XIX века Семеко почти не встречается, зато в реестрах Волынской, Подольской и Галиции она фиксируется. Это указывает, что носители фамилии — потомки крестьян или казаков из регионов, где долго сохранялся старый суффикс -ко без перехода в -енко. Встречается также написание Семека, но оно менее распространено.

Есть и другая, менее правдоподобная версия: связь с польским словом siemię — «семя». Тогда Семеко могло быть прозвищем земледельца или торговца семенами. Но против этого говорит то, что фамилии от нарицательных существительных в польской традиции обычно принимали суффикс -ка (Семенка, Семечка), а окончание -ко — явный восточнославянский признак. Поэтому версия с именем Семён остаётся основной.

В современной России фамилия редкая, встречается в основном у потомков переселенцев с Украины или в семьях, где фамилия была записана при советских паспортизациях без изменений. Внешне похожая фамилия Семеко может быть также белорусской — там модель на -ко ещё более архаична, и такие фамилии нередко застывали в форме, близкой к уменьшительному имени.