Фамилия Киреленко — типичный пример украинской фамилии, образованной по модели, которая стала массовой в XVII–XVIII веках. В её основе лежит суффикс -енко, который в украинской ономастике выполнял функцию отчества или указания на происхождение: буквально «маленький», «сын» или «потомок» такого-то. Со временем такие формы закрепились как наследственные фамилии, особенно в среде казачества и крестьянства Левобережной и Слободской Украины. Корень здесь — имя Кирило (церковная форма Кирилл), в народном произношении нередко звучавшее как Кириленко, а затем с чередованием гласных — Киреленко. То есть предок носителя фамилии был сыном человека по имени Кирило (Кирилл).

Имя Кирилл греческого происхождения, означает «господин» или «владыка», но в быту на Украине оно было распространено без особой сословной привязки — его носили и крестьяне, и мещане, и казаки. Поэтому искать однозначную социальную принадлежность Киреленко не стоит: это фамилия, которая могла появиться в любой среде, где имя Кирило было употребительным. Географически она тяготеет к центральным и восточным областям Украины, реже встречается в Беларуси и на юге России — туда её занесли переселенцы из Малороссии.

Любопытная деталь: в отличие от фамилий на -енко от имён Иван, Петро, Грицько, которые встречаются повсеместно, вариант Киреленко фиксируется реже. Это может говорить о том, что имя Кирило в украинской среде было менее популярным, чем, скажем, Иван или Василь. Кроме того, существует параллельная форма Кириленко (с «и» в корне), которая встречается чаще и считается более «правильной» с точки зрения исходного имени. Киреленко же — результат диалектного или бытового изменения гласного, когда под влиянием мягкого «р» произошло сужение звука. Такие фонетические варианты — обычное дело для фамилий, записанных со слов носителей, а не по церковным книгам.