Фамилия Арламенко — яркий образец украинской модели фамилии, построенной по принципу «чей сын?». Суффикс -енко, доминировавший на востоке и в центре Украины, прямо указывает на происхождение: Арламенко буквально означает «сын Арлама» или «потомок Арлама». Этот способ был основным для крестьянских и казацких фамилий, поэтому предки современных носителей, скорее всего, были свободными сельскими жителями или казаками, а не крепостными: в Российской империи фамилии на -енко чаще фиксировались у государственных крестьян и казачьего сословия.

Основа фамилии — личное имя или прозвище Арлам. Это редкая форма, и её происхождение неочевидно. Скорее всего, перед нами фонетический вариант греческого имени Ермолай (от «Гермес» и «народ») или Ермил. В народной речи имя могло упроститься до Арлам: звук «е» перешёл в «а» под влиянием аканья или просторечного произношения, а конечная часть отпала. По другой версии, Арлам — это тюркское имя или прозвище, но для украинской антропонимии XVII–XIX веков характернее адаптация христианских имён, чем прямое заимствование из степных языков. Поэтому версия с Ермолаем правдоподобнее — она объясняет и редкость фамилии: имя Арлам почти вышло из употребления уже к XIX веку, поэтому и потомков у него осталось немного.

Географически фамилия Арламенко тяготеет к Полтавщине и Слобожанщине — регионам, где суффикс -енко был особенно распространён. Встречаются также варианты написания — Орламенко (с «о» в начале), но это результат народной этимологии: незнакомое имя «подгоняли» под более привычное слово «орёл». Такая замена гласного в корне — типичный случай, когда редкая основа обрастает понятными ассоциациями, но исходное значение остаётся тем же: указание на родство с человеком по имени Арлам (или Ермолай).