Фамилия Киоиленко звучит настолько необычно, что первая мысль — перед нами искажение или редкая диалектная форма. Однако при разборе по составу всё встаёт на свои места. Это типичная украинская фамилия, образованная по продуктивной модели с суффиксом -енко, который в XVI–XVIII веках означал «маленький», «сын» или «ученик» (буквально: «чей-то потомок»). Основа фамилии — Киоил- — очевидно, является вариантом имени или прозвища.

Скорее всего, в основе лежит каноническое имя Иоиль (др.-евр. «Яхве — Бог»). В русской и украинской народной традиции это имя часто подвергалось переделкам: начальное «И» могло отпадать, а сочетание «ио» упрощаться до «и». Так Иоиль превращался в Иоила, а в просторечии — в Киоила (с характерным для восточнославянских говоров протетическим «к» перед начальным гласным, ср. «Киев» от древнего «Иев»). Форма «Киоил» фиксируется в исторических документах как производное от Иоиля.

Менее вероятна, но возможна версия от тюркского прозвища. В тюркских языках есть корень küy (песня, мелодия) или küyöl (задумчивый, печальный). В этом случае предок мог получить прозвище за манеру пения или меланхоличный нрав. Но такая гипотеза слабее, потому что суффикс -енко почти всегда прикреплялся к славянским именам и прозвищам, а не к прямым заимствованиям.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным районам Украины — Черкасской, Киевской, Полтавской областям, где форма -енко была доминирующей. В России она встречается редко и чаще всего как след переселенцев с Украины.

По социальному происхождению носители фамилии Киоиленко, скорее всего, относились к казацкой старшине или к свободным крестьянам (в Речи Посполитой фамилии на -енко были распространены среди казаков и мещан, а не среди крепостных). В метрических книгах XIX века можно найти запись о крестьянине «Киоиленко» — это указывает на то, что к тому времени фамилия уже закрепилась и передавалась по наследству, потеряв изначальный уменьшительный смысл.

Таким образом, фамилия Киоиленко — это яркий пример народной переработки редкого церковного имени, застывшего в украинской патронимической форме.