Фамилия Къюличенков — один из тех редких случаев, когда написание слова говорит о его происхождении больше, чем корень. Бросается в глаза начальное «Къ» — твёрдый знак в этой позиции нехарактерен для русских фамилий и почти наверняка указывает на заимствование из тюркских языков, где буква «къ» передаёт особый, увулярный звук [q] (глухой, произносимый глубоко в горле). В русской дореволюционной орфографии такой звук иногда записывали через «ъ» перед гласной, чтобы подчеркнуть иноязычное произношение. Таким образом, исходная фамилия или прозвище звучало как «Кюличен» или «Къюличен», а русский суффикс -ов превратил его в привычную форму.

Сам корень «Кюлич» (или «Къюлич») восходит к тюркскому слову «кюлюч» или «кюлич» — в разных диалектах это означает «меч», «сабля» или «клинок». В тюркских языках (татарском, башкирском, казахском, кумыкском) имя Кылыч или Кылич известно как личное имя-пожелание: дать ребёнку имя Меч — чтобы был острым, быстрым, защищал род. В русских документах XVI–XVII веков нередко встречаются записи служилых татар или новокрещенов с прозвищем Кылыч, Киличей, которые потом становились фамилиями. В фамилии Къюличенков к основе добавился уменьшительный суффикc -енк-, характерный для украинской и южнорусской ономастики (сравните: Коваль — Коваленко, Мельник — Мельниченко). То есть полная цепочка: прозвище Къюлич (Меч) → Къюличенко («сын или потомок Къюлича») → русифицированное окончание -ов.

Географически фамилия могла закрепиться в регионах с сильным тюркским влиянием и последующей украинской колонизацией — например, в бывшей Слобожанщине (Харьковская, Сумская, Воронежская области) или в степных районах юга России, где смешивались казачьи, татарские и украинские роды. Твёрдый знак в начале фамилии — архаичная черта, которая могла сохраниться в документах конца XIX — начала XX века, когда орфография ещё не была реформирована. После реформы 1918 года многие носители упростили написание до «Кюличенков», но исходный вариант с «ъ» остался в метрических книгах или в семейных преданиях.

Версия о том, что фамилия происходит от календарного имени (например, от греческого Кюриакос) маловероятна: твёрдый знак перед гласной в русском языке не использовался для передачи греческих имён. Также не стоит связывать её с диалектным русским словом «клюка» или «ключ» — фонетика и написание этому противоречат. Наиболее правдоподобное объяснение: Къюличенков — это гибридная форма, где тюркский корень «меч» обработан украинским патронимическим суффиксом, а затем адаптирован русским окончанием. Предки носителя этой фамилии, скорее всего, были людьми военного сословия или происходили из семей, где ценилось прозвище, связанное с оружием.