Фамилия Вертененко звучит на украинский лад, и суффикс -енко в ней — главная подсказка. В украинской ономастике -енко означает «маленький» или «сын» (ср. Петренко — сын Петра). Значит, носитель фамилии — потомок человека, которого в основе звали Вертен.

Сразу возникает вопрос: что за имя или прозвище Вертен? Самого такого имени в святцах нет, и это наводит на мысль, что перед нами прозвище. Самый прямой путь — от глагола «вертеть». В диалектах «вертен» могли называть непоседливого, суетливого человека, вертлявого ребёнка. В украинском языке есть слово «вертень» — в некоторых говорах так называли юлу, непоседу или даже вид кушанья (род пирожка, который вертят). Прозвище могло закрепиться за ремесленником, работающим с вращательным движением: токарем, мельником или тем, кто крутит веретено.

Есть и другая, более сдержанная версия. Фамилия могла возникнуть от географического названия. В западных областях Украины встречаются топонимы вроде Вертенка или Вертеб, образованные от того же корня (вертеть, извиваться — о реке или овраге). Человек, переселившийся из такого места, получал прозвище Вертен, а его дети становились Вертененко. Эта гипотеза объясняет, почему фамилия не слишком распространена: она привязана к узкой местности.

С точки зрения словообразования, Вертененко — типичный пример украинской патронимической модели. Суффикс -енко здесь присоединён к основе на твёрдый согласный, что характерно для фамилий, возникших в центральных и восточных областях Украины. В России или Беларуси тот же корень дал бы фамилии Вертенов или Вертенко (без дополнительного -ен-). Интересно, что в написании фамилии устойчивое «е» в первом слоге: если бы корень был от слова «верткий», могло бы появиться «и» (Виртененко), но этого не произошло, что укрепляет связь именно с формой «вертен».

В сословном плане ничего определённого сказать нельзя: носители такой фамилии встречались и среди крестьян, и среди казаков. Фамилия не дворянская, но и не редкая до степени вымирания. Главная особенность Вертененко — её прозрачная, но не единственная этимология, которая оставляет пространство для семейной легенды: был ли предок непоседой, мельником или выходцем из села Вертенка — решать самим носителям.