Фамилия Гергеленко образована по распространённой в украинской ономастике модели с суффиксом -енко, который изначально означал «сын» или «потомок». В основе фамилии лежит личное имя Гергель — это южнославянская и западноукраинская форма имени Григорий. В говорах болгар, сербов, а также жителей Закарпатья и Буковины звук «г» в начале имени мог заменять «гр» (ср. Григорий → Григор → Гергель). Таким образом, Гергеленко — буквально «сын Гергеля», то есть потомок Григория.

Встречается фамилия преимущественно в западных областях Украины — на Волыни, в Ровенской и Хмельницкой областях, а также в соседних районах Беларуси. Это указывает на то, что предки носителей фамилии были крестьянами или мещанами из этих земель. В XIX веке, когда фамилии окончательно закрепились за крестьянскими семьями, суффикс -енко в украинских говорах уже не воспринимался как указание на родство, а стал просто фамильным окончанием.

Менее вероятная, но возможная версия связывает основу с литовским или балтским корнем «girg» — «скрипеть, хрустеть», от которого могло образоваться прозвище Гергель для человека со скрипучим голосом или характерной походкой. Однако для украинской фамилии такая этимология спорна: балтское влияние в Поднепровье слабее, чем в белорусских говорах, а имя Гергель как вариант Григория зафиксировано в церковных записях.

В отличие от распространённых фамилий вроде Григоренко, Гергеленко сохранила более редкую фонетическую форму, что делает её надёжным маркером региона происхождения. Носители фамилии могли быть потомками переселенцев с Балкан или Карпат, где форма Гергель бытовала вплоть до XX века.