Фамилия Филоненка — яркий пример того, как региональная огласовка меняет облик фамилии. На слух она кажется украинской или белорусской, и это верно: суффикс -енк(о) — один из главных маркеров восточнославянских фамилий, образованных по модели «сын такого-то». В русском литературном языке эта фамилия обычно писалась бы как Филоненко, но форма Филоненка закрепилась в говорах, где окончание -о в фамилиях произносили и писали как -а (так называемое «аканье» на письме). Такое написание нередко встречается в документах XIX — начала XX века, особенно среди выходцев из южнорусских губерний и Беларуси.

Основа фамилии — имя Филон. Это народная, разговорная форма церковного имени Филимон (от греческого «филема» — поцелуй) или, реже, Филон (древнегреческое «филон» — любящий). В быту имя Филон было распространено на Украине и в южной России, и от него образовалось множество фамилий: Филонов, Филоненко, Филончик, Филонюк. Филоненка — та же «филонова дитина», то есть сын или потомок человека по имени Филон.

По словообразовательной модели фамилия прозрачна: корень Филон- плюс патронимический суффикс -енк(а), указывающий на родство. В украинской традиции ударение чаще падает на второй слог: Фило́ненка, хотя в русскоязычной среде возможен вариант с ударением на третий: Филоненка́. Географически фамилия тяготеет к Полтавщине, Черниговщине и юго-западным областям России, граничащим с Украиной.

Сословной принадлежности у фамилии нет: её могли носить и казаки, и крестьяне, и мещане. В ревизских сказках и метрических книгах XIX века Филоненки встречаются как среди черниговских казаков, так и среди государственных крестьян Харьковской губернии. Споров о происхождении фамилии почти не возникает — это классический украинский патроним, и альтернативные версии (например, от слова «филон» как «лентяй», что есть в южнорусских говорах) маловероятны: прозвища такого типа обычно давали не детям, а взрослым, и они редко становились основой для патронимических фамилий на -енко.