Фамилия Билеченко — один из характерных примеров украинской фамильной модели на -енко. В ономастике суффикс -енко традиционно связывают с уменьшительно-патронимическим значением: «маленький», «сын» или «потомок» того, кто назван в корне. Поэтому основная версия происхождения: Билеченко — это «сын Билечи» или «потомок Билека». Корень здесь — Билеч- или Билек-, который восходит к украинскому прилагательному «білий» (белый).

Что могло лежать в основе прозвища Билек? Самый прямой путь — внешность. Белыми на Руси и в Украине называли светловолосых, бледнокожих или седых людей. Второй вариант — социальный или бытовой: «белый» мог означать «обеленный», то есть свободный от податей крестьянин, или человека, носившего белую одежду (например, мельника, испачканного мукой). В украинских говорах «біляк» — это ещё и заяц-беляк, так что прозвище могло достаться быстрому или пугливому человеку. Наконец, не исключена связь с диалектным «білечко» — ласковым названием белого хлеба или чего-то чистого.

Словообразовательная цепочка выглядит так: Білий → Білек (уменьшительное или прозвищное имя) → Білеченко. Фамилия недвусмысленно указывает на украинское происхождение: суффикс -енко — самый массовый на Левобережной Украине, особенно в Полтавской, Черниговской, Киевской и Харьковской губерниях. В записях XIX века Билеченко встречаются преимущественно в этих регионах, что подтверждает привязку к украинскому этническому ареалу.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые указывали на принадлежность помещику или главе семьи, модель на -енко была более демократичной: её носили и казаки, и крестьяне, и мещане. Сословной окраски у неё нет — предки Билеченко могли быть кем угодно от реестрового казака до вольного хлебороба. Спорных версий у фамилии почти нет: попытки вывести её из тюркского или греческого «биле» (знать) выглядят натяжкой, так как украинская морфология и фонетика здесь прозрачны.