Фамилия Товстокоренко — яркий пример украинской фамилии, построенной по продуктивной модели на -енко. Суффикс -енко в украинской ономастике исторически означал «сын» или «потомок», то есть Товстокоренко — буквально «сын Товстокореня» или «потомок человека с толстыми корнями». Основа фамилии — прозвище Товстокорень, которое образовано от двух слов: «товстий» (толстый) и «корінь» (корень). В украинском языке «товстий» — это полногласная форма, соответствующая русскому «толстый».

Прозвище Товстокорень могло относиться к человеку с крепким, устойчивым характером, «пустившему глубокие корни» на своей земле, или же к тому, кто занимался земледелием и имел дело с мощными корнями растений. В переносном смысле «толстый корень» символизировал основательность, прочность и связь с родом. Встречается и более прозаичная версия: прозвище могли дать человеку с заметной особенностью телосложения — например, с толстыми ногами, которые в народе метафорически называли «корнями».

Географически фамилия Товстокоренко наиболее характерна для центральных и восточных областей Украины — Полтавщины, Черкащины, Киевщины, а также южных регионов, куда переселялись казаки. В российских переписях она встречается редко, но не исключена в среде потомков украинских переселенцев на Кубани и в Поволжье. Интересно, что фамилия сохранила древнюю черту украинской антропонимии: прозвища, описывающие внешность или характер, часто становились основой для фамилий на -енко, которые в XVIII–XIX веках вытеснили более архаичные формы на -ук/-юк.

В отличие от фамилий с суффиксом -ов/-ев, которые преобладают в русской среде, Товстокоренко — типично украинская фамилия, не имеющая прямых русских аналогов. Однокоренные варианты встречаются в виде Товстоног, Товстолоб, Товстопят, но Товстокоренко — самый редкий из них. В словарях украинских фамилий (например, в работах Ю. Редько) подобные прозвища фиксируются как характерные для казацкой старшины и зажиточных крестьян, которые ценили «корнистость» — устойчивость и привязанность к родной земле.