Фамилия Гариленко — типичный пример украинской фамилии, образованной по продуктивной модели с суффиксом -енко. В украинской ономастике этот суффикс (а также его варианты -ко, -ченко) изначально имел значение «малый», «сын», «потомок»: Гариленко — буквально «сын Гарилы» или «потомок Гарилы».

Основа фамилии — имя Гарила. Это народная, разговорная форма канонического крестильного имени Гавриил (от древнееврейского «муж Божий», «Божья крепость»). В русской и украинской традиции имя Гавриил давало множество производных: Гаврила, Гаврилко, Гаврик, а также Гарила (с утратой начального «Гав-» и переходом «в» в «а» под влиянием аканья). Таким образом, Гариленко — это «Гавриленко» в упрощённом, диалектном произношении.

С географической точки зрения фамилия Гариленко тяготеет к юго-восточным областям Украины и прилегающим территориям России (Кубань, Ростовская область), куда украинские переселенцы активно мигрировали в XVIII–XIX веках. Именно в этих регионах акающие говоры и упрощение «Гаврила» до «Гарила» были особенно распространены. В центральных и западных областях Украины чаще встречается форма «Гавриленко».

Интересно, что фамилия Гариленко могла возникнуть и независимо от имени Гавриил, а от прозвища Гарило. В украинских говорах «гарило» — это «горелый», «обожжённый» (от глагола «гарити» — гореть, обжигать). Такое прозвище мог получить человек, занимавшийся обжигом угля, глины или кирпича, либо тот, кто жил на пожарище. Однако эта версия менее вероятна: массовый характер фамилий на -енко именно как отчеств (сын такого-то) делает первую, антропонимическую, гипотезу основной.

В документах XVII–XVIII веков встречаются казаки с фамилией Гавриленко (Гавриленко Иван, реестр Запорожского войска 1649 года). Форма Гариленко — её более поздний, фонетически изменённый вариант, который закрепился в письменности уже в XIX веке, когда фамилии стали фиксироваться по произношению, а не по церковному написанию.