Фамилия Теменко — яркий пример украинской модели образования фамилий, где суффикс -енко указывал на «маленького», «сына» или «потомка» человека, названного в основе. В украинской ономастике (труды Ю. Редько, М. Худаша) суффикс -енко — один из самых продуктивных, особенно на Левобережье и в Слобожанщине. То есть носитель фамилии Теменко — потомок Тёмы, Темы, или человека, которого в быту называли Тёмой.

Корень здесь — не полное имя, а, скорее всего, краткая форма от имени Артемий (от греческого «артемес» — здоровый, невредимый). В народной речи Артемия звали Тёма, Артёма — Тёма. Форма «Теменко» могла закрепиться через диалектное произношение: в некоторых говорах «ё» переходило в «е» (ср. «Тёма» и «Тема»). Вторая версия, менее вероятная, — от прозвища Тёмный, но для суффикса -енко это нехарактерно: прозвища чаще образовывали фамилии на -ов/-ев или -ин.

Географически фамилия Теменко тяготеет к восточным и центральным областям Украины, особенно к Полтавщине, Черкащине, Харьковщине. Встречается она и в южных регионах России, куда переселялись украинские крестьяне в XVIII–XIX веках. Сословно это, скорее всего, фамилия казацкая или крестьянская: именно в этих средах суффикс -енко был основным способом фамилиеобразования.

Интересная деталь: фамилия Теменко не так распространена, как, скажем, Артёменко или Тёмкин, но её отличает упрощённая основа — без полного имени, а с его усечённой формой. Это говорит о том, что прозвище Тёма (или Тема) было настолько привычным в быту, что заменило полное имя при образовании фамилии. Если искать однокоренные, то это Темин, Темов, Тёмов, Тёмкин — но все они образованы по другим моделям.