Фамилия Внотченко — украинская по происхождению и довольно редкая. Её сразу выдает суффикс -енко, который в украинской ономастике выполняет роль отчества или указания на происхождение: «сын такого-то» или «потомок такого-то». Модель типична для центральных и левобережных областей Украины, где такие фамилии массово закрепились в XVI–XVII веках.

Сложность в основе: Внот- не имеет очевидного толкования. В украинских говорах не зафиксировано слова «внот» как нарицательного. Скорее всего, это искажение или диалектный вариант личного имени. Самая правдоподобная версия — фамилия образована от имени Внут или Внот, которое могло быть народной формой канонического имени Венедикт (через чередование «е» → «о» и упрощение: Венедикт → Венед → Внут → Внот). Такие фонетические переходы в украинских говорах не редкость. Подтверждением служит параллельная фамилия Внученко, которая явно восходит к тому же корню, но с другим суффиксальным оформлением.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с глаголом «внотити» (в некоторых говорах — «воткнуть», «вставить»). Тогда прозвище Внот мог получить человек, занимавшийся мелким ремеслом: вставкой стёкол, наконечников или деталей. Но эта гипотеза слабее, так как глагол узколокальный и не дал массовых фамилий.

Географически фамилия Внотченко тяготеет к Полтавщине и Черкасщине. В реестрах казацких полков XVII–XVIII веков такие окончания встречаются сплошь, но сама фамилия не попала в число распространённых. Это говорит о том, что род был немногочисленным и не разветвился на множество ветвей.

В российской имперской статистике фамилия почти не фиксируется — её носители оставались в пределах Малороссии. Сословно предки, вероятно, были казаками или крестьянами: суффикс -енко в ту эпоху уже не был показателем знатности, а стал массовым для всех слоёв украинского общества.

По написанию фамилия устойчива: вариант «Внотченко» без двойных согласных и чередований. Встречается также Внотченко с ударением на второй слог, что типично для украинской акцентной нормы.