Фамилия Ильенко образована от имени Илья, которое в свою очередь восходит к древнееврейскому Элияху, означающему «мой Бог — Господь», то есть «мой Бог — Бог истинный». В русской народной среде имя Илья дало множество производных разговорных форм, и одной из них стала форма Ильяша. Именно она и легла в основу данной фамилии.

Фамилия Ильенко — яркий пример украинской модели образования фамилий с суффиксом -енко. Этот суффикс, изначально указывавший на «маленького Илью» или «сына Ильи», в XVI–XVII веках стал самым массовым способом формирования фамилий на территории современной Украины. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев или -ин, где акцент смещался на принадлежность роду, украинское -енко прямо указывало на потомка, сына человека с таким именем или прозвищем.

Таким образом, Ильенко — это «сын Ильяши», то есть потомок человека, которого в быту звали уменьшительным именем Ильяша. Фамилия не содержит указания на сословие или профессию предка: её носителем мог быть и крестьянин, и казак, и мещанин. Географически фамилия закрепилась в основном в левобережной Украине, особенно в Черниговской и Полтавской губерниях, откуда впоследствии распространилась и в другие регионы Российской империи.

Стоит отметить, что в русской традиции от того же имени Илья образовались фамилии Ильин и Ильюшин, но украинская модель с суффиксом -енко дала отдельную, самостоятельную ветвь — Ильенко.