Фамилия Хуиленко — один из тех редких случаев, когда прозвище, лёгшее в основу, сохранилось почти в неизменном виде, не замаскированное поздней литературной обработкой. Её ядро — украинское или южнорусское прозвище Хуило. Вопреки современному табу, в старой народной речи это слово не несло исключительно матерной нагрузки. В диалектах, особенно в казачьей среде, «хуило» могло означать задиру, наглеца, озорника — человека с «хуистым» (дерзким, бойким) характером. У В. И. Даля фиксируется глагол «хуить» в значении «бранить, ругать», так что прозвище могло пристать к сварливому или сквернословящему человеку.

Модель образования типична для восточноукраинских фамилий на -енко. Суффикс -енко (изначально уменьшительный, затем патронимический) в XVI—XVII веках массово закреплялся за потомками казаков и крестьян Левобережной Украины, Слобожанщины и юга России. Хуиленко — буквально «сын Хуила» или «малый из рода Хуилов». Фамилия не дворянская и не священническая: суффикс -енко почти не встречается у высших сословий, которые предпочитали -ский/-цкий или -ов. Носители Хуиленко — скорее всего, потомки вольных казаков, однодворцев или государственных крестьян.

Географически фамилия привязана к зоне расселения украинского казачества. В дореволюционных метриках она встречается в Харьковской, Полтавской, Екатеринославской губерниях, а также в Области Войска Донского. После революции многие носители сменили фамилию из-за её неблагозвучности для советской бюрократии — на Хуленко, Хвиленко или вовсе на Хиленко, поэтому исходная форма стала редкостью. В современных телефонных справочниках Хуиленко — штучная фамилия, сохранившаяся в основном на востоке Украины и в Краснодарском крае.

Словообразовательно фамилия примечательна тем, что обошлась без промежуточных смягчений: основа Хуил- + суффикс -енко. Сравните с однокоренными, но адаптированными вариантами: Хуйков (русская модель на -ов), Хуев (от краткой формы), Хуенко (с утратой -ил-). Хуиленко — самая архаичная форма, сохранившая полное прозвище.