Фамилия Куленченко устроена просто: в её основе лежит прозвище Куленич, а суффикс -енко указывает на прямое родство. По модели образования это типичная украинская фамилия, где -енко значит «сын» или «потомок». Таким образом, Куленченко — это буквально «сын Куленча», то есть потомок человека, которого называли Куленич.

Прозвище Куленич, в свою очередь, уменьшительная форма от более старого прозвища Куля. А Куля — это, скорее всего, производное от нарицательного «куль» — рогожный мешок. В старину такое прозвище могли дать по двум причинам: либо человеку полному, грузному, напоминавшему мешок, либо зажиточному, «мешочнику», то есть тому, у кого водились деньги и товар в кулях. Уменьшительный суффикс -ич (Куленич) мог означать «маленький куль» или, что правдоподобнее, «сын Кули». В таком случае прозвище Куленич закрепилось за сыном того самого Кули, а фамилия Куленченко уже образована от этого второго прозвищного имени.

Версия с «кулем» не единственная. Менее вероятно, но возможно, что основа восходит к украинскому или южнорусскому диалектному глаголу «куленить» — гнуть, сгибать, или к слову «куленя» — так в некоторых говорах называли неуклюжего, неловкого человека. Однако связка «куль — Куля — Куленич — Куленченко» остаётся самой логичной и прозрачной.

Фамилия Куленченко — украинская по суффиксу, но её основа («куль») общеславянская, поэтому она могла появиться как на Левобережной Украине, так и в южнорусских областях, где были сильны украинские говоры. Интересно, что в этой фамилии сохранилась двойная ступень уменьшительности: сначала от Кули к Куленичу, потом от Куленича к Куленченко. Такие цепочки встречаются реже, чем прямые фамилии от одного прозвища, и они указывают на то, что прозвание передавалось как минимум через два поколения, прежде чем застыло в виде наследственной фамилии.