Фамилия Трофеменко — один из ярких примеров украинской модели образования фамилий на -енко. Этот суффикс, характерный для Поднепровья и Левобережной Украины, изначально означал «сын» или «потомок»: Трофеменко — буквально «сын Трофема». В русском языке аналогом такого суффикса выступает -ович/-евич (Иванович), но на украинской почве -енко со временем превратилось из отчества в наследственную фамилию, и к XVIII–XIX векам закрепилось в качестве таковой.

Основа фамилии — имя Трофем. Это народная, разговорная форма канонического крестильного имени Трофим (от греческого τροφή — «пища», «кормилец»). В украинской языковой среде имя нередко произносили как Трохім, Трофім, а в ряде говоров — именно Трофем, с ударением на первый слог. Отсюда и вариант написания через «е» во втором слоге: Трофеменко, а не Трофименко. Встречаются обе формы, но Трофеменко — более редкая и локальная, что делает её ценной для генеалогического поиска.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным областям Украины — Черниговщине, Полтавщине, Киевщине. В российских переписях она встречается реже и чаще всего как след миграции украинского крестьянства в XIX–XX веках, особенно в ходе столыпинских переселений на Дальний Восток и в Сибирь. Социально предки-носители фамилии — почти наверняка крестьяне или казаки, поскольку фамилии на -енко в массе своей закрепились именно в этих сословиях, а не у шляхты или духовенства.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, Трофеменко стоит в ряду с Трофименко, Трофимовым, Трохіменко. Разница в суффиксе и огласовке указывает на разную региональную и языковую среду: Трофимов — великорусская патронимическая фамилия, Трофименко — украинская, а Трофеменко — её более редкий фонетический вариант, который мог возникнуть под влиянием местного говора, где «фи» переходило в «фе». Такая деталь — хорошая подсказка для тех, кто ищет корни в конкретном селе или районе.