Фамилия Хлиманенко звучит на украинский лад, и её разбор стоит начать с характерного суффикса -енко. В украинской ономастической традиции этот суффикс играл роль отчества: он указывал на прямого потомка по мужской линии. Так, например, фамилия Иваненко буквально означала «сын Ивана». По той же модели Хлиманенко — это «сын Хлимана», где Хлиман — личное имя или прозвище отца.

Основа фамилии — имя Хлиман — в официальных святцах не встречается, поэтому перед нами, скорее всего, мирское прозвище. В народной среде до эпохи массового закрепления фамилий такие прозвища нередко образовывались от диалектных слов. Наиболее вероятная версия связывает Хлимана с глаголом «хлимать», который в южнорусских и украинских говорах означал «прихрамывать», «ковылять» или «идти медленно, вразвалку». Тогда прозвище Хлиман закреплялось за человеком с характерной походкой — хромцом или тем, кто ходил неторопливо, тяжело.

Менее убедительна версия, возводящая основу к личному имени Хлимон (просторечная форма канонического Филемона). Она возможна, но фонетически переход от Филемона к Хлиману сложнее, чем образование от живого диалектного глагола. Поэтому версия с «хлимать» выглядит правдоподобнее: она объясняет и само прозвище, и его бытовое происхождение.

География фамилии тоже говорит в пользу украинского происхождения. Фамилии на -енко массово формировались на землях Левобережной и Степной Украины, в частности в Полтавской, Черниговской и Киевской губерниях. Именно оттуда носители фамилии Хлиманенко впоследствии расселялись по Российской империи, а в XX веке — и дальше. В переписях и метрических книгах фамилия встречается преимущественно в украинских регионах, что дополнительно подтверждает её корни.

Интересная деталь: фамилия сохранила архаичную форму без палатализации. В современном украинском языке глагол «хлимати» существует, но в разговорной речи встречается реже, чем раньше. Сама фамилия, таким образом, законсервировала в себе слово, которое постепенно уходит из живого употребления. Носитель фамилии Хлиманенко, сам того не подозревая, хранит в ней память о прозвище далёкого предка — возможно, человека с узнаваемой, чуть неуклюжей походкой, которого соседи окрестили Хлиманом, а уже его дети стали писаться Хлиманенками.