Фамилия Дебелко — яркий пример украинской модели фамильного словообразования с суффиксом -к- (-ко). В украинской ономастике этот суффикс — один из самых распространённых: он присоединялся к основе и превращал прозвище или характеристику человека в наследственное имя рода. В данном случае основа — прилагательное «дебелий» (укр. дебелий), то есть плотный, коренастый, крепкий, иногда — полный, грузный. Человек с таким прозвищем явно выделялся телосложением: не просто крупный, а именно сбитый, сильный, основательный.

Суффикс -ко в украинских фамилиях часто выполнял не столько уменьшительную, сколько принадлежностную роль — «сын такого-то» или «носитель признака». Так Дебелко буквально означает «потомок Дебелого» или просто «крепкий, плотный человек». Аналогично образованы фамилии Товстенко (от товстий — толстый), Малко (от малий — маленький), Худенко (от худий — худой). Это типичная восточноукраинская модель, распространённая на Полтавщине, Черниговщине, Слобожанщине.

В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, которые закрепились в основном за крестьянами после отмены крепостного права, украинские фамилии на -ко часто встречались у казаков и мещан уже в XVI–XVII веках. Дебелко мог быть запорожским казаком или реестровым — прозвище давали по внешности, и оно приживалось как родовое имя. В реестрах Войска Запорожского середины XVII века встречаются похожие прозвища (Дебелый, Дебеленко), хотя сама фамилия Дебелко в документах той эпохи не зафиксирована — письменные источники по украинским фамилиям того времени фрагментарны.

Сегодня фамилия Дебелко встречается прежде всего в центральных и восточных областях Украины, а также среди потомков украинских переселенцев в России и Беларуси. Встречается и вариант Дебеленко — с тем же корнем, но с другим суффиксальным оформлением. Оба варианта указывают на одну и ту же прозвищную основу, и носители фамилии могут быть дальними родственниками по линии общего предка-«дебелого».