Фамилия Дуленко образована по одной из самых распространённых в украинской ономастике моделей — с помощью суффикса -енко, который в XVI–XVII веках означал «сын» или «потомок» (Б. Унбегау, «Русские фамилии»). Таким образом, Дуленко — это буквально «сын или потомок Дули».

В основе фамилии лежит прозвище Дуля. В народной речи «дулей» называли плод инжира, или смоковницу. Прозвище могло относиться к человеку невысокого роста, полного телосложения, либо к тому, кто торговал сушёным инжиром или жил в местности, где росли эти деревья. Однако не исключена и другая, более прозаическая версия: в южнорусских и украинских говорах «дуля» — это также кукиш, фига (жест). В этом случае прозвище могло закрепиться за человеком с насмешливым, дерзким или сварливым нравом.

География фамилии отчётливо указывает на её украинское происхождение. Наибольшая концентрация носителей фамилии Дуленко традиционно фиксируется в Черниговской, Полтавской и Сумской областях, а также на юге современной России — в бывших землях Войска Запорожского. В документах XVII–XVIII веков фамилия встречается среди казацкой старшины и мещан Левобережной Украины.

Что касается социального статуса первых носителей: суффикс -енко в тот период был универсальным и не указывал на дворянство или крестьянство. Среди Дуленко были и реестровые казаки, и крестьяне, и духовные лица. Позже, в XIX веке, часть рода вошла в состав купечества и мещанства.

Интересная деталь: в некоторых переписях XIX века фамилию записывали как «Дулинко» — с характерной для украинской фонетики заменой «е» на «и» перед «н». Такие варианты встречаются в метрических книгах Харьковской губернии. Это лишний раз подтверждает народное, а не книжное происхождение фамилии.