Фамилия Сизоренко отчетливо украинская по модели образования. Суффикс -енко, один из самых распространенных в восточнославянской ономастике, в XVI–XVII веках закрепился на территории современной Украины как основной патронимический формант. Он означал «сын» или «потомок», поэтому Сизоренко — буквально «сын Сизоря». А вот с самим именем Сизорь не всё так однозначно.

Скорее всего, в основе лежит прозвище Сизорь, образованное от прилагательного «сизый» — серо-голубой, пепельный. В русских и украинских говорах так могли называть человека с сединой, с бледной кожей или с глазами необычного серого оттенка. Реже прозвище давали по птице — сизому голубю или сизарю (так в некоторых областях называли сизого голубя). Сравните с фамилиями Сизов, Сизяков, Сизарев — все они восходят к тому же корню, но с разными суффиксами. Форма Сизорь — редкая, с суффиксом -орь, который в украинских прозвищах встречается нечасто (например, Хмарь от «хмара» — туча).

Есть и вторая, менее вероятная версия: связь с личным именем Сизой или Сизон, которое могло быть народной формой крестильного имени Сисой (от греческого «исос» — равный). В этом случае Сизоренко — патроним от Сизоря, а Сизорь, в свою очередь, — производное от Сизой. Но эта цепочка сложнее, и большинство исследователей склоняются к прозвищному происхождению от цвета.

Фамилия преимущественно встречается в центральных и восточных областях Украины, особенно в Черкасской и Полтавской областях, а также в смежных районах России, куда переселялись украинцы. В дореволюционных документах Сизоренко фиксировались в основном среди казачества и крестьян. Сословной привилегированности фамилия не несет — это типичная «народная» фамилия, возникшая в среде, где прозвище было единственным способом отличить одного человека от другого.