Фамилия Хлиманко — характерный пример восточноукраинской модели образования фамилий на -енко. Суффикс -енко, в отличие от великорусских -ов/-ев и -ин, изначально был уменьшительным, но к XVII–XVIII векам закрепился как основной патронимический формант на Левобережной Украине, Слобожанщине и в южных областях. Он буквально означал «сын» или «потомок»: Хлиманко — «маленький Хлиман» или «сын Хлимана».

Основа фамилии — прозвище Хлиман. Его происхождение неочевидно, и здесь возможны два основных пути. Первый: в основе лежит украинский глагол «хлимати» (или «хлимать») — «медлить», «тянуть», «делать что-то вяло». Человек мог получить прозвище Хлиман за медлительность, нерасторопность или затяжной, «нытиковый» характер. Второй вариант: корень связан с диалектным «хлим» — «сопли», «слизь». В этом случае прозвище могло относиться к неопрятному, вечно простуженному человеку. Оба значения — из сферы бытовой характеристики, типичной для народных прозвищ.

Сравнение с однокоренными фамилиями подтверждает украинский ареал. Хлиман, Хлиманчук, Хлиманенко — все они образованы от той же основы и бытуют преимущественно в центральных и восточных областях Украины. Вариант Хлиманко, скорее всего, закрепился в письменных документах XIX века, когда фамилии на -енко стали массово фиксироваться в метрических книгах и ревизских сказках.

Сословная принадлежность носителей фамилии, как правило, была крестьянской или казачьей. Фамилии на -енко редко встречались у шляхты или духовенства — это «народная» модель, распространённая среди свободного сельского населения. Таким образом, предки современных Хлиманко — скорее всего, крестьяне или казаки из Полтавской, Харьковской или Черниговской губерний, получившие фамилию по прозвищу своего родоначальника.