Фамилия Вдовенко — одна из тех, что сразу вызывает вопрос: почему в основе женское слово «вдова», а фамилия мужского рода? Ответ лежит в словообразовательной модели. Фамилия образована от прозвища Вдова, которое в крестьянской среде давали не женщине, а ребёнку, воспитанному вдовой. Это прозвище закреплялось за человеком как указание на его семейное положение или обстоятельства рождения: отец умер, мать осталась одна и тянула детей. Позже прозвище Вдова стало наследственным и полностью заменило прежнее имя как в быту, так и в документах.

Суффикс -енко указывает на украинское происхождение фамилии. В украинской ономастике суффикс -енко традиционно означал «сын» или «потомок», то есть Вдовенко — буквально «сын Вдовы». Модель с -енко была самой распространённой в Левобережной Украине, особенно в Черниговской и Полтавской губерниях, и активно вытесняла русские фамилии на -ов и -ин. Поэтому, скорее всего, предки носителей фамилии происходят именно из этих регионов.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Вдовин, Вдовиченко, Вдовцев — показывает, что Вдовенко стоит особняком. Вдовин — русская фамилия, тоже от прозвища Вдова, но с суффиксом принадлежности -ин. Вдовиченко — ещё один украинский вариант, где суффикс -иченко указывает на отчество от имени Вдович. Вдовенко же — самая прямая форма: никаких промежуточных ступеней, сразу «сын того, кого звали Вдовой».

Ономастический словарь Б. Унбегауна относит фамилии на -енко к числу типично украинских и отмечает, что они могли возникать и в русских областях под влиянием украинской миграции. Однако для Вдовенко украинская основа не вызывает сомнений: прозвище Вдова в значении «ребёнок вдовы» зафиксировано в актах XVII–XVIII веков на территории Гетманщины.

Встречается фамилия и в вариантах написания — Вдовенко, реже Вдовенка, но последнее — скорее диалектная или канцелярская ошибка. В современной России Вдовенко распространена в центральных и южных областях, а также среди потомков переселенцев из Украины в Сибирь и на Дальний Восток.