Фамилия Анатоленко звучит на редкость прозрачно: в её основе лежит крестильное имя Анатолий, а суффикс -енко указывает на украинское происхождение. В ономастике это типичная модель «от имени отца», где суффикс -енко выполнял ту же роль, что русские -ов/-ев или -ин: обозначал «сына», «потомка» или просто «малого». Иными словами, Анатоленко — это «сын Анатолия» или «маленький Анатолий».

Само имя Анатолий пришло на Русь из греческого языка, где оно означало «восточный» или «восходящий» (от anatolē — «восток», «восход солнца»). В церковной традиции это имя носили несколько святых, поэтому оно было распространено среди духовенства и мещан. Однако в крестьянской среде до XIX века имя встречалось реже, чем, скажем, Иван или Пётр, что делает фамилию Анатоленко сравнительно молодой: её массовое появление относится к периоду после отмены крепостного права, когда бывшим крепостным давали фамилии по именам отцов.

Суффикс -енко характерен для восточной и центральной Украины, особенно для Полтавской, Черниговской и Харьковской губерний. Носители фамилии Анатоленко, скорее всего, происходят из этих регионов. Интересно, что в отличие от фамилий на -ов (Анатольев), которые чаще встречаются в великорусских землях, форма на -енко сохраняет более прямую связь с личным именем без дополнительного притяжательного оттенка.

Встречаются и редкие варианты написания — Анатоленко с ударением на второй слог, что может указывать на диалектное произношение имени Анатолий как Анатоль. Но основная масса носителей произносит фамилию с ударением на третий слог, по аналогии с именем. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — это фамилия простых людей, чей предок носил имя, которое в XX веке стало почти забытым, но оставило след в виде этой звонкой и ясной фамилии.