Фамилия Тамошенко — типичный пример украинской фамилии, образованной по распространённой модели с суффиксом -енко. В украинской ономастике этот суффикс (а также -ко, -чук) изначально имел значение «сын» или «потомок», то есть Тамошенко буквально означало «сын Тамоша». В русском языке суффикс -енко тоже встречается, но особенно характерен для фамилий, сформировавшихся на землях бывшего Гетманщины и Слобожанщины, где в XVII–XVIII веках шёл активный процесс закрепления прозвищ и имён в качестве наследственных.

Основа фамилии — имя или прозвище Тамош. Скорее всего, это производная форма от крестильного имени Фома (греч. Thomas — «близнец»). В украинской народной традиции имя Фома давало целый ряд уменьшительных вариантов: Тома, Томко, Томош, Тамош. Форма Тамош возникла через чередование гласных (о/а) и под влиянием местных говоров — такое явление нередко встречается в западных и центральных регионах Украины. Таким образом, Тамошенко — это отчество, застывшее в фамилии, которое указывало на то, что предок носителя был сыном человека по имени Тамош (Фома).

Менее вероятная, но возможная версия связывает Тамош с прозвищем от диалектного слова «тамошний» (здешний, местный). В этом случае прозвище Тамош мог получить пришлый человек, которого называли «тамошним», то есть «оттуда», или, наоборот, коренной житель, чтобы отличить его от чужаков. Однако эта гипотеза слабее: прозвища такого типа редко ложатся в основу фамилий на -енко, которые почти всегда строятся от личных имён. Кроме того, в украинских документах XVI–XVII веков фиксируются именно именные формы: Тамош, Тамошенко как отчество встречается в реестрах казаков и мещан.

Географически фамилия Тамошенко наиболее распространена в центральной и восточной Украине, особенно в Черкасской, Полтавской и Харьковской областях. В России она встречается реже, в основном в южных регионах, куда переселялись украинские крестьяне и казаки в XIX веке. Социально носители фамилии могли принадлежать к казачеству или крестьянству — фамилии на -енко в массе своей не были дворянскими, а фиксировали простых людей по имени отца.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Томашенко, Томченко, Фоменко, Хоменко) показывает, что все они восходят к одному источнику — имени Фома, но через разные диалектные и фонетические варианты. Тамошенко — одна из более редких ветвей этого гнезда, сохранившая локальный говорный оттенок.