Фамилия Валюшенко — типичный пример украинской фамилии, образованной по патронимической модели с суффиксом -енко. Этот суффикс, самый распространённый в украинской ономастике, означает «сын» или «потомок», то есть Валюшенко буквально — «сын Валюши». В основе лежит разговорная форма Валюша, которая, в свою очередь, является уменьшительно-ласкательным производным от канонического имени Валентин или, реже, от Валерьян.

Валентин — имя латинского происхождения, означающее «сильный, здоровый». В народной среде оно давало множество обиходных вариантов: Валя, Валюша, Валюня, Валюха. Именно от формы Валюша с помощью фамильного суффикса -енко и возникла фамилия. Вариант с -енко указывает на восточноукраинское происхождение: такие фамилии массово формировались в XVI–XVII веках на территории современной Полтавщины, Черниговщины, Слобожанщины.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с прозвищем Валюша, которое могло относиться к человеку с вальяжной, неторопливой походкой или характером. В говорах «валюша» иногда называли того, кто ходит вразвалку, «валяет» ногами. Однако в случае с фамилией Валюшенко более убедительным остаётся объяснение через имя: подавляющее большинство фамилий на -енко в украинской традиции имеют патронимическую основу.

Фамилия не относится к числу древних дворянских — её носителями были в основном крестьяне и казаки. В реестрах запорожского казачества и метрических книгах XVIII–XIX веков встречаются отдельные упоминания Валюшенко на Полтавщине и в Харьковской губернии. Сегодня фамилия распространена преимущественно в Украине и среди украинской диаспоры, хотя отдельные ветви могли мигрировать в южные регионы России.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Валюшко, Валюта, Валюхин — показывает, что Валюшенко стоит в ряду «младших» по времени образования, поскольку суффикс -енко вытеснял более древние -ов/-ев и -ин в украинской среде. Таким образом, предок носителя фамилии жил не ранее середины XVII века, когда модель на -енко стала доминирующей.