Фамилия Валентенко — типичный пример восточнославянской фамилии, образованной по украинской или белорусской модели с суффиксом -енко. Этот суффикс в XVI–XVII веках стал главным маркером фамилий на территориях, входивших в Речь Посполитую, и означал «сын» или «потомок». Валентенко, таким образом, буквально — «сын Валентина».

В основе лежит крестильное имя Валентин, которое пришло на Русь из латинского языка (valens — «сильный, здоровый»). В православных святцах это имя встречается реже, чем в католических, но на юго-западных землях, где влияние польской и униатской традиции было сильнее, оно бытовало шире. Отсюда и характерная форма: не Валентинов (по великорусской модели с суффиксом -ов), а именно Валентенко — с усечением конечного -ин.

Важно, что в украинской ономастике фамилии на -енко часто закреплялись за казацкой старшиной или мещанами, но не за крестьянами, которые долго обходились без фамилий. Поэтому предок носителя фамилии Валентенко мог быть не просто «сыном Валентина», а человеком с определённым социальным статусом — реестровым казаком, ремесленником или священником.

Встречается и более редкая версия происхождения — от прозвища Валент, которое в южнорусских говорах могли дать человеку крепкого телосложения или упрямого нрава. В таком случае суффикс -енко присоединялся уже к прозвищу, а не к имени. Но это лишь гипотеза: прямых документальных подтверждений для фамилии Валентенко в этом значении нет.

Географически фамилия тяготеет к Полтавщине, Черниговщине и югу Беларуси. В России она встречается редко и, скорее всего, занесена переселенцами в XIX–XX веках. Известных исторических деятелей с этой фамилией в открытых источниках не зафиксировано, что типично для фамилий, не попавших в дворянские родословные книги.