Фамилия Цыхмистренко — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия, а искажённое прозвище, связанное с военным делом. Её разбор сразу упирается в украинский суффикс -енко, который в XVI–XVIII веках закрепился на территории современной Украины как основной патронимический («чей сын»). То есть Цыхмистренко — это буквально «сын Цыхмистра».

Самая правдоподобная версия: исходное прозвище Цыхмистр — это народная переделка немецкого Zeugmeister. В армиях Речи Посполитой и Российской империи так называли цейхмейстера — начальника артиллерийского парка или лица, ведавшего оружием и боеприпасами (от нем. Zeug — «снаряжение, оружие» и Meister — «мастер»). Слово пришло в украинские говоры через польское посредство, где brzmienie (звучание) и написание могли дать «цыхмейстер», а в просторечии — «цыхмистр». Фамилия Цыхмистренко, таким образом, указывает на предка, который служил цейхмейстером или получил такое прозвище за связь с артиллерийским хозяйством.

Менее вероятна связь с польским cichy (тихий) или немецким Zich — эти варианты не объясняют середину «-мистр-», которая явно указывает на «мастер/мейстер». Спорная гипотеза о происхождении от личного имени Цыхман (редкое западнославянское имя) тоже разбивается о суффикс — тогда была бы форма Цыхманенко.

Фамилия почти не встречается за пределами Украины. В современных базах данных её носители сосредоточены в центральных и восточных областях — Черкасской, Киевской, Полтавской. Это подтверждает, что фамилия сформировалась в казацкой среде, где многие ремёсла и должности давали прозвища, а суффикс -енко как раз и закрепился в этих регионах в XVII–XVIII веках.

Интересная деталь: написание «Цыхмистренко» с буквой «ы» вместо ожидаемого «и» (Цихмистренко) — не ошибка, а черта южнорусских и украинских говоров, где «ы» произносится после твёрдых согласных. В документах XIX века фамилию могли записывать по-разному: Цихмистренко, Цыхмистров, но вариант с «ы» победил, видимо, из-за местного произношения.