Фамилия Кадлубенко — характерный пример украинской фамилии, образованной по продуктивной модели с суффиксом -енко. В украинской ономастике этот суффикс, означающий «сын» или «потомок», чаще всего присоединялся к прозвищу или названию ремесла отца. Так, Кадлубенко — это буквально «сын Кадлуба» или «потомок Кадлубы».

Основа фамилии — прозвище Кадлуб. Корень здесь восходит к слову «кадлуб» — диалектному варианту общеславянского «кадлуб» (или «кадуб»), которое в украинских говорах означало «дупло», «колода», «выдолбленная из дерева посудина» (кадка, улей). Человек по прозвищу Кадлуб мог получить его по нескольким причинам. Самая прямая — род занятий: бондарь (кадлубник), который делал кадки, бочки или ульи. Возможна и более косвенная связь: так могли прозвать коренастого, плотного человека (по аналогии с полным, «как кадушка») или того, кто жил в глухом, лесном месте, где было много дуплистых деревьев.

Географически фамилия Кадлубенко с наибольшей вероятностью сформировалась в центральных или восточных регионах Украины, где была распространена именно эта модель фамилий на -енко. В западных областях (Галичина, Волынь) аналогичное прозвище чаще давало бы фамилию Кадлуб или Кадлубский.

В русской среде фамилия могла видоизмениться: ударение смещалось на первый слог (Ка́длубенко), а сама фамилия не склонялась по падежам, в отличие от украинской традиции, где склонение возможно. Несмотря на кажущуюся редкость, фамилия имеет прозрачную этимологию и чётко указывает на ремесленные корни предка, который, скорее всего, работал с деревом.