Фамилия Жовтенко — характерный пример украинской модели фамилий на -енко, которая в XVI–XVII веках распространилась по всей территории современной Украины и юга России. Суффикс -енко в этой модели означал «сын» или «потомок», то есть Жовтенко — буквально «сын Жовтого». Такую форму обычно получали дети человека, носившего прозвище или фамилию Жовтый.

Основа фамилии — украинское прилагательное «жовтий», то есть «жёлтый». Прозвище Жовтый могли дать по разным причинам. Самая прямая — цвет волос: так называли светловолосого, почти белобрысого человека. Но нередко прозвище указывало на род занятий. В ремесленной среде «жовтим» могли называть красильщика — того, кто окрашивал ткани или пряжу в жёлтый цвет. Красильное дело в украинских местечках и городах было заметным промыслом, и прозвища по цвету (Жовтый, Чорный, Білий, Сірий) нередко переходили в фамилии именно от ремесленников.

В украинской ономастике фамилия Жовтенко стоит в ряду однокоренных: Жовтобрюх, Жовтоног, Жовтило, Жовнер. Но если фамилии с суффиксом -енко массово фиксируются в реестрах Запорожского войска и переписях Гетманщины, то Жовтенко — не самая частая среди них. Встречается она преимущественно в центральных и восточных областях Украины: Полтавщина, Черкащина, Днепропетровщина. В российских документах фамилия появляется вместе с переселенцами из Малороссии в XVIII–XIX веках, но остаётся редкой.

Словообразовательная модель простая: основа «жовт-» + суффикс -енко. Ударение в фамилии обычно падает на второй слог: Жовте́нко. В русском языке фамилия не склоняется, если принадлежит женщине, и склоняется по правилам мужского рода (Жовтенко, Жовтенко, Жовтенку и т.д.), что типично для украинских фамилий на -енко.

Иногда фамилию путают с похожей по звучанию Жовтяк или Жовтенок, но это разные корни: Жовтяк — от «жовтяк» (желток или желтуха), а Жовтенок — уменьшительная форма, тоже «сын Жовтого», но с другим суффиксом.