Фамилия Довгиленко образована по распространённой в украинской ономастике модели от прозвища Довгиль. Её основа — украинское прилагательное «довгий», то есть «долгий» или «длинный». Прямое значение прозвища — высокий и худощавый человек, которого так описывали окружающие.

Модель с суффиксом -енко характерна для Поднепровья и Левобережной Украины. Этот суффикс изначально указывал на родство: Довгиленко — буквально «сын Довгиля». Со временем такое именование закрепилось как наследственная фамилия, вытеснив исходное прозвище из официального обихода.

Интересно, что прозвище Довгиль могло нести и переносный смысл: в украинских говорах «довгий» иногда применяли к человеку медлительному или многословному. Однако основная версия остаётся антропометрической — по внешнему признаку роста. Фамилия встречается преимущественно в центральных и северных областях Украины, а также среди потомков переселенцев на Кубани.