Фамилия Боталенко образована по украинской модели с суффиксом -енко, который в XVI–XVIII веках закрепился в Поднепровье и Слобожанщине как основной патронимический показатель. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, указывающих на отца («чей сын»), -енко буквально означает «маленький» или «сын»: Боталенко — сын Ботала.

Основа фамилии — прозвище Ботало. В говорах юго-западной Руси «ботало» — это палка с привязанным колокольчиком, которую вешали на шею корове или лошади, чтобы слышать, где животное бродит. Прозвище мог получить пастух, который пользовался таким приспособлением, либо человек с громким, зычным голосом — «благовестный», похожий на звон ботала. Реже «боталой» называли болтуна или пустомелю, отсюда глагол «ботать» (болтать языком).

Первые фиксации фамилии встречаются в реестрах запорожских казаков и переписях Гетманщины — именно в левобережных полках (Черниговском, Полтавском) суффикс -енко был самым ходовым. Боталенко — фамилия не частая, но узнаваемая: она не могла возникнуть в великорусских землях, где подобные прозвища оформляли через -ов (Боталов).

В XX веке носители фамилии расселились шире, но ядро остаётся на Украине и в южных областях России. Спорных версий происхождения у Боталенко нет: корень прозрачен, суффикс типичен, и все гипотезы сходятся к пастушескому или звукоподражательному прозвищу.