Фамилия Филоменко звучит на южнорусский и украинский лад, и её разгадка лежит на стыке церковной традиции и бытового словообразования. В основе лежит каноническое имя Филомен (от греческого «филео» — любить и «менос» — сила, мощь), которое в православных святцах встречается редко, но стабильно. Суффикс -енко — классический украинский патронимический формант, означающий «маленький», «потомок» или «сын». То есть Филоменко — это буквально «сын Филомена».

Интересно, что само имя Филомен в народной среде часто переосмысливалось и упрощалось. В документах XVII–XVIII веков можно встретить варианты Филомон, Филимон, а иногда и путаницу с более распространённым именем Филимон (от греческого «филема» — поцелуй). Поэтому не исключено, что часть носителей фамилии Филоменко восходит к крестильному имени Филимон, которое в устной речи «выправилось» под влиянием книжного Филомен. Спор между этими версиями не принципиален: в обоих случаях перед нами типичная «календарная» фамилия, образованная на территории современной Украины и юга России.

Географически фамилия сосредоточена на Левобережной Украине — в Черниговской, Полтавской и Сумской областях, а также в прилегающих районах России (Белгородчина, Курщина). В реестрах казацкой старшины XVIII века Филоменко не встречаются, что указывает на непривилегированное происхождение: скорее всего, предки были крестьянами или мещанами, которых записывали по отцу. Редкость имени Филомен в святцах делает фамилию отчётливо узнаваемой: она не растворилась в массе Ивановых и Петровых, а сохранила связь с конкретным, пусть и малоупотребительным, христианским именем.