Фамилия Ермолеенко — один из вариантов украинской модели образования фамилий на -енко, которая в буквальном смысле означает «маленький» или «потомок» того, кто назван в корне. В данном случае корень — Ермол, сокращённая форма крестильного имени Ермолай. Имя Ермолай пришло из греческого (Hermolaos — «вестник народа» или «слуга Гермеса»), но в народной среде его быстро «обрусели»: отсюда пошли Ермола, Ермоха, Ермолка. Фамилия Ермолеенко, таким образом, означает «потомок Ермола» или «сын Ермолая».

Суффикс -енко — типичный для восточной и центральной Украины (Полтавщина, Черниговщина, Слобожанщина). В отличие от более распространённых Ермоленко или Ермолаенко, форма Ермолеенко встречается реже. Она сохранила промежуточный гласный «е» между корнем и суффиксом, что может указывать на диалектное произношение или на то, что фамилия закрепилась в устной речи до того, как её записали в документах. В письменных источниках XIX века такие варианты нередко путали: одного и того же человека могли записать то как Ермоленко, то как Ермолеенко.

По сословной принадлежности предки носителя фамилии, скорее всего, были крестьянами или казаками. Фамилии на -енко в малороссийских губерниях почти не встречались у дворян (те предпочитали -ский или -ович), а были маркером свободного сельского населения. В ревизских сказках и исповедных росписях XVIII–XIX веков Ермолеенко чаще всего фигурируют в Черниговской и Полтавской губерниях, реже — в Харьковской.

С точки зрения словообразования интересно, что в основе лежит не полное каноническое имя, а его разговорная форма Ермол. Это говорит о том, что фамилия возникла в среде, где церковное имя переделали на свой лад, а затем передали по наследству. В отличие от фамилии Ермолаев (русская патронимическая модель на -ев), Ермолеенко чётко указывает на украинское происхождение и на то, что предок, вероятно, жил в сельской общине, где прозвище по отцу было важнее официального именования.

Сегодня фамилия редкая. Если искать её в открытых базах данных, она почти всегда соседствует с более частыми Ермоленко и Ермолаенко, что подтверждает: это не ошибка переписи, а устойчивый вариант, закрепившийся в конкретном роду.