Фамилия Дебеленко звучит на слух как украинская, и это первое, что бросается в глаза: суффикс -енко — один из самых распространённых в украинской антропонимии, он означает «сын» или «потомок». В основе же лежит прозвище или имя Дебел, которое напрямую связано с прилагательным «дебелый». В старом русском и украинском языках это слово означало «толстый», «полный», «дородный», «крепкий телом». Прозвище Дебел могли дать человеку крупной, плотной фигуры — не обязательно с негативным оттенком, скорее как констатацию внешнего признака.

Модель образования проста: к основе Дебел- добавили типичный украинский патронимический суффикс -енко. Таким образом, Дебеленко — это буквально «сын Дебела» или «потомок того, кого прозвали Дебелым». Фамилия могла закрепиться в среде казачества или крестьянства на территории современной Центральной и Восточной Украины, где такие прозвища были особенно распространены в XVI–XVII веках.

Интересно, что слово «дебелый» в диалектах могло иметь и переносное значение — «здоровый», «сильный», «основательный». Поэтому не исключено, что прозвище относилось не только к внешности, но и к характеру или социальному положению: дебелый хозяин, дебелый воин. В русских говорах встречается и форма «дебеля» — так могли назвать неуклюжего или медлительного человека, но это менее вероятно для украинской основы.

Фамилия Дебеленко не относится к числу широко распространённых, но встречается в основном на востоке Украины и в южных областях России, куда переселялись украинцы в XVIII–XIX веках. Встречаются также варианты Дебелко, Дебелый, Дебеленков — последний уже с русским суффиксом -ов, что указывает на адаптацию фамилии в русскоязычной среде. Сословной привязки у фамилии нет: её могли носить как казаки, так и крестьяне или мещане, поскольку прозвищная основа была универсальной.