Фамилия Валуенко образована по распространённой в украинской и южнорусской среде модели с суффиксом -енко. Этот суффикс, изначально указывавший на сына или потомка, со временем закрепился как фамильный. В основе лежит прозвище Валуй. В старину валуем называли пастуха воловьего или коровьего стада — такое прозвище давали по занятию, то есть оно относится к «профессиональным» именованиям, указывающим на род деятельности предка. Однако прозвище могло закрепиться и по характеру: в некоторых говорах валуем называли вялого, медлительного человека. Какая из версий верна для конкретной семьи, теперь не установить — обе имели хождение.

Существует и другая, менее правдоподобная гипотеза: она связывает фамилию с гидронимом Валуй — рекой в Белгородской области. По этой версии, основатель рода Валуенко мог быть уроженцем одного из сёл в долине этой реки. Но против такого объяснения говорит суффикс -енко: если бы фамилия действительно указывала на выходца с Валуя, логичнее было бы ожидать форму Валуйский или Валуйцев. Тем не менее полностью исключать топонимическую версию нельзя — в Белгородчине и прилегающих районах фамилия встречается чаще, чем в других областях, что может указывать на локальное происхождение части носителей.

Со временем прозвище Валуй, изначально бытовавшее в паре с крестильным именем, полностью вытеснило его и в быту, и в документах, а суффикс -енко закрепил за потомками наследственное имя. Сейчас фамилия Валуенко нередкая на юге России и востоке Украины, и её носители — в основном потомки тех, кого когда-то назвали по делу, по характеру или по речке, на которой стояла их деревня.