Фамилия Воробьенко образована по той же модели, что и множество украинских фамилий, — с помощью суффикса -енко. В XVI–XVII веках этот суффикс в Поднепровье и на Слобожанщине означал «сын» или «потомок». Поэтому Воробьенко буквально понимали как «сын Воробья» или «потомок того, кого прозвали Воробьем». Исходное прозвище или нецерковное имя Воробей было широко распространено в древнерусской среде: так могли назвать невысокого, подвижного человека или обладателя звонкого голоса. В основе лежит нарицательное «воробей», а сама фамилия — притяжательное прилагательное, которое со временем закрепилось за родом.

В отличие от более частотных фамилий Воробьев (с русским суффиксом -ов) или Воробей (без суффикса), форма Воробьенко — типично украинская по способу образования. Она встречается в основном в исторических регионах Левобережной Украины, в частности на Черниговщине и Полтавщине, где суффикс -енко был основным при формировании родовых имен. В документах XVIII–XIX веков фамилия могла писаться и как Воробієнко (через «і»), но в русской записи закрепился вариант через «ь» — Воробьенко, что отражает мягкое произношение корня.

Сословного барьера у этой фамилии не было: ее носили и казацкие старшины, и крестьяне. Главное, что объединяет всех Воробьенко, — указание на предка, которого в своем кругу знали под прозвищем Воробей. Со временем прозвищная основа стерлась, а фамилия стала просто родовым знаком, сохранив, однако, живую связь с птичьим миром и народной манерой давать меткие имена.