Фамилия Гудиленко — украинская по происхождению, что легко заметить по суффиксу -енко. В украинской ономастике этот суффикс — самый распространённый патронимический показатель, означающий «сын» или «потомок». То есть Гудиленко — это буквально «сын Гудилы». А вот с основой «Гудила» уже сложнее: она может восходить как к прозвищу, так и к неканоническому имени.

Самая вероятная версия — прозвище Гудила от глагола «гудить». В украинском языке «гудити» означает «гудеть», «издавать протяжный звук», но также имеет переносное значение — «ворчать», «браниться», «докучать». В некоторых диалектах «гудило» — это волынка или другой гудящий музыкальный инструмент. Соответственно, прозвище мог получить либо человек с низким гудящим голосом, либо тот, кто постоянно ворчал и выражал недовольство, либо музыкант, игравший на гудке или волынке. Все три варианта возможны, и без конкретных сведений о первом носителе выбрать один нельзя.

Менее распространённая, но тоже допустимая версия — связь с древнерусским именем Гудила. В старых актах и писцовых книгах встречаются личные имена с корнем «гуд-», которые могли быть образованы от глагола «густи» (играть на гуслях). В таком случае Гудиленко — потомок человека по имени Гудила, которое со временем превратилось в прозвище, а затем в фамилию.

Географически фамилия привязана к центральным и восточным областям Украины — Полтавщине, Черкащине, Сумщине, а также к южным регионам, куда в XVIII–XIX веках переселялись украинские крестьяне. В России фамилия встречается реже и чаще всего у потомков переселенцев с Украины. В сословном плане носители фамилии были в основном крестьянами и казаками — типичная среда для образования фамилий на -енко, которые в XVII–XVIII веках вытеснили более древние именования с суффиксом -ук/-юк.

Однокоренные фамилии — Гудков, Гудов, Гудимов, Гуденко — построены от той же основы, но с разными суффиксами. Гудиленко выделяется среди них именно украинским патронимическим окончанием, что сразу указывает на регион происхождения предков.