Фамилия Цеоменко — редкий случай, когда географическое и языковое чутьё важнее прямолинейного разбора. На первый взгляд она кажется украинской: типичный суффикс -енко, который в украинской ономастике означает «маленький» или «сын такого-то». Но вот основа — Цеоме — не похожа ни на одно известное украинское имя, прозвище или профессию.

Здесь стоит присмотреться к написанию. В русской и украинской традиции фамилии на -енко редко образуются от слов с начальным «це». Скорее всего, исходная форма была иной, а современное написание — результат искажения при переписи или записи в советских документах. Наиболее правдоподобная версия: фамилия происходит от немецкой или польской основы. Например, от немецкой фамилии Zömen (Цёмен) или топонима Zömen (название поселения в Восточной Пруссии). В таком случае Цеоменко — это «сын Цёмена» или «выходец из Цёмена», адаптированный под восточнославянский суффикс.

Менее вероятная, но допустимая гипотеза — связь с греческим словом «цеоме» (нечто вроде «живущий»), но для фамилии это слишком книжно и нехарактерно для крестьянской среды. Также нельзя исключать, что основа — искажённое «Семён»: диалектное «Цёмён» могло дать Цеоменко, но это спорно, так как от имени Семён обычно образуют Семененко, Семёнов.

Таким образом, фамилия Цеоменко — скорее всего, «пришлая», занесённая на украинские или южнорусские земли через немецких колонистов или польских переселенцев. Носители такой фамилии могли быть потомками ремесленников, мельников или крестьян, осевших в XVIII–XIX веках на территории современной Украины или Беларуси. Из-за редкости фамилии точных данных о сословной принадлежности нет, но суффикс -енко указывает на непривилегированное происхождение — скорее всего, казацкое или крестьянское.