Фамилия Кирлюченко — яркий пример украинской модели фамилий на -енко, самой массовой в южнорусской и украинской ономастике. Суффикс -енко исторически означал «маленький», «сын такого-то» (Кирлюченко — «сын Кирлюка»). Такие фамилии закрепились в Поднепровье, Слобожанщине и Запорожье в XVI–XVII веках, когда казацкая старшина и крестьяне начали передавать прозвища по наследству.

Основа фамилии — Кирлюк. Это производная форма от крестильного имени Кирилл (греч. kyrios — «господин», «владыка»). В украинской народной традиции имена часто усекали и добавляли суффиксы: Кирилл → Кир(ий) → Кирлюк. Суффикс -юк типичен для западноукраинских говоров (сравните: Кирюк, Кирьяк), но встречается и в центральных регионах. Таким образом, Кирлюк — это либо уменьшительно-ласкательное обращение к Кириллу, либо патроним (сын Кира).

Фамилия Кирлюченко не относится к дворянским или княжеским — её носители, скорее всего, были казаками, мещанами или крестьянами. В реестрах Войска Запорожского, а позже в метрических книгах Полтавской, Черниговской и Киевской губерний фамилия фиксируется с XVIII века. Географически она сосредоточена в центральной и восточной Украине, а также в приграничных областях России (Белгородская, Воронежская области), куда переселялись украинские крестьяне в XIX веке.

Интересная деталь: в отличие от более распространённых вариантов вроде Кириленко или Кириченко, форма Кирлюченко сохранила редкий переход и → ю (Кирилл → Кирлюк). Это указывает на диалектное произношение — так называемое «оканье» или «уканье» в некоторых говорах Черкасщины или Киевщины. Также встречаются однокоренные фамилии Кирлюк, Кирлюков, Кирлюченков — последняя уже на русский суффикс -ов, что бывает при русификации украинских фамилий в документах XIX века.

Споров о происхождении нет: версия от имени Кирилл — единственная убедительная. Гипотезы о связи с тюркским словом kirlü («грязный») или польским kir («позор») лишены оснований, так как не объясняют суффикса -юк и не подтверждаются ареалом фамилии.