Фамилия Биленко — типичный пример украинской фамилии, образованной с помощью патронимического суффикса -енко. Этот суффикс, один из самых распространённых в украинской ономастике, буквально означает «маленький» или «сын», то есть Биленко — это «сын Билого». Модель фамилий на -енко массово закрепилась на Левобережной Украине и в Запорожье в XVII–XVIII веках, когда прозвище отца превращалось в наследственное имя для всей семьи.

Основой фамилии послужило мирское имя или прозвище Билый. В древнерусской и украинской традиции так могли назвать человека за что-то белое: светлые волосы, бледную кожу или привычку носить белую одежду. Впрочем, у слова «билый» (от «бить») могло быть и другое значение — «бойкий», «драчливый» или «тот, кого бьют». Обе версии лингвистически состоятельны, но первая — цветовая — встречается в прозвищах чаще.

Сравнение с однокоренными фамилиями подтверждает эту словообразовательную модель. Более ранние по времени формы — Билов, Билев (с русскими суффиксами -ов/-ев) — фиксируются в документах XVI–XVII веков. В украинской среде они трансформировались в Биленко, а в польской — могли дать вариант Билевич. Таким образом, Биленко стоит в одном ряду с десятками фамилий, где корень «бил-» указывает на прозвище далёкого предка.

Географически фамилия Биленко наиболее плотно представлена в центральных и восточных областях Украины, особенно в Черкасской, Полтавской и Киевской. Это неудивительно: именно здесь в XVIII–XIX веках фамилии на -енко стали доминирующей формой крестьянских и казацких родов. В России фамилия встречается реже, чаще всего как результат миграции с Украины в XIX–XX веках.