Фамилия Байбуленко — редкий случай, когда тюркское имя и украинский суффикс встретились в одной словообразовательной модели. Её основа — «Байбула» или «Байбул» — восходит к тюркскому мужскому имени Байбулат (где «бай» — богатый, господин, а «булат» — сталь, крепкая сталь). В процессе адаптации на русской и украинской почве конечный «т» мог отпасть или перейти в «л», что дало форму «Байбула». Именно от неё и пошла фамилия.

Суффикс «-енко» — типичный украинский патронимический показатель. В XVII–XVIII веках в Левобережной Украине, особенно на территории современной Полтавщины и Черниговщины, фамилии на «-енко» массово закреплялись за казаками и крестьянами. Они означали «сын такого-то» или «потомок». Таким образом, Байбуленко — это «сын Байбулы», то есть потомок человека, носившего имя Байбула.

Географически фамилия тяготеет к югу России и востоку Украины. Встречается в Донецкой, Луганской, Ростовской областях, а также в Краснодарском крае. Это говорит о том, что носители фамилии — потомки переселенцев из украинских губерний, которые осваивали степи Новороссии и Кубани в XIX — начале XX века.

Спорных версий происхождения здесь немного. Иногда основу «Байбул» пытаются связать с казахским «байбіле» (очень умный) или татарским «байбулы» (богатый бык), но это натяжки. Правдоподобнее всего — имя Байбулат, которое было распространено у ногайцев, башкир и татар, а затем попало в среду запорожских казаков, где его и «украинизировали» суффиксом «-енко».

По сословию предки Байбуленко скорее всего были казаками или государственными крестьянами. Дворянских родов с такой фамилией в Российской империи не зафиксировано, что косвенно подтверждает её народное, «низовое» происхождение.