Фамилия Толовенко — украинская по модели образования, что сразу выдает суффикс -енко. В украинской ономастике это самый продуктивный патронимический формант, означающий «сын» или «потомок». То есть Толовенко — буквально «сын Толова», а Толов, в свою очередь, — основа фамилии.

Корень здесь — Толов-. Самая вероятная версия: он восходит к прозвищу Тол или Толо. В южнорусских и украинских говорах «тол» могло означать «толк», «смысл», «прок». Прозвище Тол давали человеку рассудительному, дельному, либо, наоборот, с иронией — тому, кто «без толку» живет. Менее распространенная, но возможная версия — связь с диалектным «толо» (дно оврага, низина), что указывало бы на место жительства.

Фамилия редкая, географически привязана к центральной и левобережной Украине (Черкасская, Полтавская, Сумская области), а также к югу России, куда украинские фамилии массово мигрировали в XVIII–XIX веках. В дореволюционных метрических книгах Толовенко встречаются в среде казаков и крестьян — это типичная «народная» фамилия без дворянского суффикса, что исключает принадлежность к высшему сословию.

Особенность написания: фамилия не имеет варианта с удвоенной «н» (Толловенко), что подтверждает ее украинскую, а не польскую или белорусскую природу — там суффикс -енко часто писался бы иначе. Встречается также форма Толовенко с ударением на предпоследний слог, что типично для юго-восточных говоров.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Толов, Толовин, Толовиков — русские параллели, но все они гораздо моложе и встречаются реже. Толовенко — пример того, как украинская фамилия сохранила архаичное прозвище, которое в современном языке уже не употребляется.