Фамилия Валющенко — яркий пример украинской модели фамилиеобразования, которая закрепилась в южных и центральных регионах бывшей Российской империи. Её основа — имя Валя, которое является краткой формой сразу от нескольких крестильных имён: Валентин, Валентина или Валерий. В украинской традиции такие сокращения были повседневными, а после крещения имя записывали в полной форме, но в быту человека звали просто Валя.

Суффикс -енко — это классический украинский патронимический показатель, означающий «сын» или «потомок». В XVI–XVII веках фамилии на -енко массово фиксировались у казаков и мещан Левобережной Украины, особенно на территории современной Черниговской, Полтавской и Сумской областей. Валющенко, таким образом, означает «сын Вали». Менее вероятна, но возможна версия происхождения от прозвища Валюш — так могли называть человека с мягким, «вальным» характером (от диалектного «валяться», «валить»), но в случае с этой фамилией антропонимический корень всё же надёжнее выводить из имени.

Особенность фамилии — в написании. Встречаются варианты с одной «с» (Валющенко) и с двумя (Валющенко, что реже). Двойное «с» могло возникнуть под влиянием русской орфографии XIX века, когда украинские фамилии искусственно русифицировали, добавляя суффиксы -ов, -ев или меняя окончания. Однако форма Валющенко сохранила исконный украинский облик без дополнительной адаптации.

В социальном плане носители фамилии были, скорее всего, выходцами из казачьей или крестьянской среды. Фамилия не дворянская, не купеческая — её носила основная масса свободного населения Украины. Если искать аналоги, то однокоренные фамилии Валюшко, Валюх, Валюнин встречаются реже и имеют разную географию: первые две — тоже украинские, последняя — русская, от той же основы, но с суффиксом -ин.

Сегодня фамилия Валющенко распространена в Украине и в южных областях России, куда переселялись украинцы в XVIII–XIX веках. Встречается она и в Беларуси, но реже.