Фамилия Хамленко — классический пример украинской фамильной модели на -енко, которая в XVII–XVIII веках закрепилась в Поднепровье, Слобожанщине и частично на юге России. Суффикс -енко изначально имел значение «маленький, сын того-то», поэтому Хамленко — это «сын Хама» или «потомок Хама». Основа здесь не библейская, хотя внешнее сходство напрашивается. В славянской ономастике имя Хам — не каноническое, а мирское, прозвищное. В старых говорах «хам» означало не только грубого человека, но и, по данным диалектных словарей, ленивого, нерасторопного, а иногда и простоватого парня. В южнорусских и украинских говорах слово могло относиться к человеку, который «хамит» — то есть ведёт себя нагло и бесцеремонно. Таким образом, первый носитель прозвища Хам мог получить его за характер, манеру поведения или даже за неуклюжесть.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с тюркским словом «хам» в значении «сырой, необработанный» (например, о коже или мясе). Если предок занимался выделкой кож или был мясником, прозвище могло закрепиться по роду занятий. Однако для украинской среды такое заимствование — редкость, чаще прозвища давали по поведению.

В написании фамилии возможны колебания: в старых метрических книгах можно встретить Хамленко и Хамлинко — последний вариант отражает местное аканье или диалектное произношение. В отличие от фамилий на -енко с прозрачной основой (Петренко, Иваненко), Хамленко не указывает на отчество от крестильного имени, а прямо говорит о прозвище предка. Это роднит её с такими фамилиями, как Дураченко, Глупченко или Злобенко — они не лестные, но в старину прозвища давали без обиды, по внешнему признаку или привычке.

Фамилия встречается преимущественно в Полтавской, Черниговской и Харьковской областях, а также среди потомков переселенцев на Кубани. В списках реестрового казачества и переписях XVIII века носители фамилии не зафиксированы — вероятно, она возникла позже, в среде крестьян или мещан. Дворянских родов с фамилией Хамленко нет, что подтверждает её простонародное происхождение.