Фамилия Харленок — пример редкой для восточнославянской традиции модели, где основа сочетается с уменьшительным суффиксом -ок. Если бы фамилия была образована по типичному шаблону, мы бы увидели Харленко (с суффиксом -енко, распространённым на Украине) или Харленков (с русским -ов). Форма на -ок встречается реже и обычно указывает на прозвище или имя в уменьшительной форме, которое закрепилось за родом без дополнительных патронимических суффиксов.

В основе лежит личное имя или прозвище Харлен. Самый вероятный источник — производное от крестильного имени Харитон (греч. «благодатный»). В народной речи Харитон часто сокращалось до Харя, Харька, Харлен — так называли человека по имени, но с пренебрежительным или фамильярным оттенком. В белорусских и украинских говорах форма Харлен могла возникнуть и от имени Харлампий (греч. «светящийся радостью»), которое тоже давало усечённые варианты вроде Харлам, Харлен.

Регионально фамилия тяготеет к западу восточнославянского ареала — к Беларуси и западным областям Украины. Там суффикс -ок встречается в фамилиях чаще, чем в России, и нередко фиксирует прозвище в его исходной уменьшительной форме: Харленок буквально означает «маленький Харлен» или «сын Харлена». Встречается также вариант Харленко, но именно окончание -ок делает фамилию более редкой и локальной.

Вторая, менее вероятная версия связывает основу с диалектным словом «харля» — так в некоторых говорах называли горло, глотку или крикливого человека. Прозвище Харлен мог получить говорун или обладатель громкого голоса. Однако эта гипотеза слабее: для прозвищ, образованных от частей тела, типичны другие суффиксы (Харлов, Харлин), а форма Харлен скорее указывает на личное имя.

Социальный состав носителей фамилии не выделяется — это могли быть крестьяне или мещане, получившие фамилию по имени отца или деда в XIX веке, когда фамилии массово закреплялись за сельским населением. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.