Фамилия Филисеенко — один из тех случаев, когда суффикс выдаёт происхождение точнее, чем корень. Формант «-енко» — типичный для украинских и южнорусских фамилий, особенно распространённых на Левобережье, Слобожанщине и в Черноземье. В этой модели суффикс указывал на «малого» или «потомка»: Филисеенко — буквально «Филисеев сын» или «маленький Филисей».

Основа «Филисей» — это народная, разговорная форма канонического имени Филипп. В русских говорах имя Филипп нередко редуцировали до Филисей, Филиска или Филя. Филипп — греческого происхождения (Philippos — «любящий коней»), но в крестьянском быту сложное значение быстро стёрлось, и имя стало просто бытовым. Фамилии на «-енко» от полных форм имён (Филиппенко, Филисейченко) встречаются чаще, а Филисеенко — более редкий вариант, где усечение произошло на стыке основы и суффикса.

Географически фамилия привязана к украинским губерниям Российской империи. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках её носители фиксируются в Харьковской, Полтавской и Черниговской губерниях. Сословно это почти всегда крестьяне или мещане — фамилии на «-енко» в массе своей принадлежали непривилегированным слоям, так как дворянские роды чаще оформлялись через суффиксы «-ов» или «-ский».

Спорных версий у фамилии немного. Иногда её пытаются возвести к польскому filis («побег», «отросток») или к греческому phyllon («лист»), но эти догадки слабы: во-первых, основа «Филисей» прямо соотносится с антропонимической традицией, во-вторых, суффикс «-енко» в русской и украинской ономастике почти всегда патронимичен. Связывать фамилию с растением или предметом — натяжка, которой можно пренебречь.

В написании встречаются варианты Филисеенко и Филисеенков (последний — под влиянием русской модели «-ов» при миграции в великорусские губернии). В современной Украине фамилия сохранилась в основном в центральных и восточных областях, в России — в Краснодарском крае и Ростовской области, куда потомки переселялись в XIX–XX веках.