Фамилия Амеленко — типичный образец восточноукраинской модели фамилий с суффиксом -енко, который изначально означал «сын» или «потомок». В основе лежит разговорная форма имени Амеля, производная от канонического Емельян (греческое «аймилиос» — ласковый, приветливый). В народной среде Емельян переходил в Омельян или Амельян, откуда пошли уменьшительные Амеля, Омелько, Амелько. Буквально Амеленко — «сын Амели».

Хотя существует версия о происхождении от прозвища по растению омела (в южных говорах «амеля» или «омеля»), более вероятна именная версия. Фамилии на -енко в массе образовывались именно от крестильных имён, а не от названий растений. Прозвище Омеля могли дать назойливому человеку или сборщику омелы (её применяли в народной медицине), но это скорее исключение, чем правило.

Географически фамилия закреплена за центральными и восточными областями Украины — Полтавщиной, Черкащиной, Сумщиной. В России встречается реже, как правило, в результате переселений XIX–XX веков. Сословной привязки нет: -енко был универсальным суффиксом для казаков, крестьян и мещан.

Словообразовательно Амеленко стоит в одном ряду с Тимошенко, Даниленко, Гриценко. Но основа Амеля — более редкий, усечённый вариант имени, что делает фамилию менее частотной. Первые письменные фиксации подобных форм встречаются уже в реестрах Войска Запорожского XVII века.