Фамилия Комоленко — характерный пример украинской фамилии, образованной по продуктивной модели с суффиксом -енко. В XVII–XVIII веках этот суффикс был главным маркером потомка, сына или ученика, и фамилии на -енко массово фиксировались на Левобережной и Слободской Украине, а также в южнорусских областях. Комоленко буквально означает «сын Комола» или «потомок Комолого».

Основа фамилии — прозвище Комол. В русских и украинских говорах «комолый» значило «безрогий» (о скотине) или, в переносном смысле, «безобидный, смирный, тихий». В словаре Владимира Даля «комолый» — это животное, у которого рога не выросли или обломаны. Прозвище Комол могли дать человеку с кротким нравом, внешне напоминающему безрогого быка или корову, либо — по распространенной народной иронии — как противоположность, человеку буйному, чтобы утихомирить его именем. Кроме того, в некоторых диалектах «комолом» называли неуклюжего, неловкого человека.

Суффикс -енко указывает на украинское происхождение фамилии. В России фамилия Комоленко встречается заметно реже, чем на Украине, и чаще всего её носители — потомки выходцев из украинских губерний (Полтавской, Черниговской, Харьковской). В дореволюционных переписях Комоленко фиксировались преимущественно в среде казаков и крестьян, что типично для фамилий этой модели: они не были дворянскими, а распространялись в простонародье.

Стоит отличать фамилию Комоленко от однокоренных Комолов, Комолев, Комольцев. Комолов — русская фамилия с суффиксом -ов, указывающая на принадлежность Комолу. Комоленко же сохраняет украинский патронимический суффикс, и её носители, скорее всего, происходят из семей, где прозвище закрепилось ещё в период формирования фамилий на Украине в XVI–XVII веках. Встречаются варианты написания Комоленко и Комоленко (с ударением на втором или третьем слоге), но ударение чаще падает на «о»: Комоленко.

Никаких громких исторических деятелей с этой фамилией не известно, что неудивительно: фамилия редкая, неаристократическая. Её ценность — в прозрачной этимологии, которая прямо отсылает к крестьянскому или казачьему быту, где комолость скота была обычным делом, а прозвища давали по внешним приметам и характеру.