Фамилия Гергиленко образована по распространённой восточнославянской модели от прозвища Гергиль. Суффикс -енко (в украинской традиции — «малый», «сын» или «потомок») указывает, что носитель фамилии — потомок человека по прозвищу Гергиль. Такая модель характерна для Поднепровья, Левобережной и Слободской Украины, где фамилии на -енко в XVI–XVII веках стали массовыми, вытеснив более архаичные формы.

Основа прозвища восходит к украинскому слову «гергели» — так называли породу домашних гусей, выведенную в Маньчжурии и Сибири. Скорее всего, прозвище Гергиль получил человек, который держал таких гусей, торговал ими или чем-то выделялся среди односельчан именно этой птицей. Прозвища по названиям домашней живности — распространённый в крестьянской среде приём: они были наглядны, понятны и часто закреплялись за целым родом.

С точки зрения словообразования, фамилия Гергиленко стоит в одном ряду с такими же «птичьими» фамилиями, как Гусак, Гусакевич, Индюков, Качур. Однако редкий корень гергел-, не встречающийся в других распространённых русских фамилиях, делает эту фамилию локально привязанной. Скорее всего, её очаг — южные и восточные регионы Украины, где разведение гусей было традиционным промыслом. В центральных великорусских землях аналогичная фамилия звучала бы как Гергилев, а на западе Украины — как Гергильский.

Встречается также вариант написания Гергиленко с буквой «е» во втором слоге, что может отражать местное произношение или ошибки при записи в метрических книгах. Других версий происхождения — от тюркских или греческих корней — ономастика не предлагает, так как слово «гергели» надёжно фиксируется в украинских говорах именно как название породы гусей. Таким образом, фамилия Гергиленко — типичный пример прозвища, перешедшего в наследственное имя через суффикс родства, без отрыва от крестьянского быта и хозяйства.