Фамилия Тимщенко — яркий пример восточнославянской модели фамилий на -енко, которая особенно характерна для Украины и южных регионов России. Суффикс -енко исторически означал «сын» или «потомок», поэтому Тимщенко — это буквально «сын Тимщи» или «потомок человека по прозвищу Тимща». Основа фамилии — производная от имени Тимофей, которое в просторечии сокращалось до Тим, Тимоха, а форма Тимща — это уже уменьшительно-пренебрежительный или, наоборот, ласкательный вариант, образованный с помощью суффикса -щ-. Такое словообразование встречается в украинских говорах, где -щ- могло добавляться к именам для придания оттенка принадлежности или просто для создания более краткой формы.

Изначально прозвище Тимща или Тимщ могло относиться к человеку, которого в семье или общине звали уменьшительным именем от Тимофея. Само имя Тимофей греческого происхождения (Timotheos — «почитающий Бога») было широко распространено на Руси после принятия христианства, поэтому фамилии от него — одни из самых частых: Тимофеев, Тимохин, Тимошенко, Тимченко. Тимщенко стоит в этом ряду особняком из-за редкого суффикса -щ-, который в украинской ономастике встречается нечасто и обычно указывает на диалектную или региональную особенность — скорее всего, фамилия зародилась на Левобережной Украине или в Слобожанщине.

По социальному происхождению Тимщенко — типичная фамилия крестьян или казаков: на Украине в XVII–XVIII веках фамилии на -енко массово закреплялись за простыми людьми, ремесленниками и казацкой старшиной. Дворянских корней у этой фамилии, скорее всего, нет — в родословные книги она не попала, а её носители в XIX веке числились в основном мещанами и государственными крестьянами. В современной России фамилия распространена неравномерно: чаще встречается в Белгородской, Курской и Воронежской областях, что подтверждает её южнорусское и украинское происхождение.

Интересно, что в документах XIX века можно найти варианты написания — Тимщенко и Тимщенков, причём последний мог возникнуть под влиянием русской фамильной модели на -ов. В некоторых переписях встречается и форма Тимща, от которой фамилия и образована, но как самостоятельное прозвище она почти не сохранилась. Если искать однокоренные фамилии, то ближайшие — Тимченко и Тимощенко, но Тимщенко отличается более редким суффиксом, что делает её уникальной в ряду «тимофеевских» фамилий.