Фамилия Лыленко — характерный пример украинской модели фамилий с суффиксом -енко, который означает «маленький», «сын» или «потомок». В украинской ономастике этот суффикс — один из самых распространённых, он превращал прозвище отца в фамилию его детей. Таким образом, Лыленко буквально значит «сын Лыла» или «потомок Лылы». Вопрос в том, что скрывается за основой «Лыл-».

Самая вероятная версия — основа происходит от прозвища Лыло. В южнорусских и украинских говорах «лыло» означало «рыло», «морда», а в переносном смысле — некрасивое или крупное лицо. Прозвище могли дать человеку с такой внешностью. Однако не исключено, что «Лыло» — это искажённая форма от имени Фила (Филипп) или от греческого «филео» (любить), но в народной этимологии такие варианты редки. Словарь Б. Унбегауна указывает, что прозвища с корнем «лыл-» фиксируются в украинских землях, но не даёт однозначного толкования.

Географически фамилия Лыленко чаще всего встречается на востоке Украины — в Харьковской, Сумской, Полтавской областях. Это совпадает с ареалом активного использования суффикса -енко в XVII–XVIII веках, когда казацкие и крестьянские фамилии оформлялись именно так. В России носители Лыленко — почти всегда потомки переселенцев с Украины, особенно в Краснодарском крае и Ростовской области.

Интересная деталь: фамилия Лыленко — редкий пример, где основа не имеет однозначной параллели в древнерусских именах или профессиях. В отличие от Кузнецов или Иванов, здесь нет очевидного ремесла или имени. Это делает её ценной для историков быта — прозвище могло отражать местную диалектную черту, которая сейчас почти утрачена. Сравните с фамилией Лылов (русская версия с суффиксом -ов) — она встречается в центральных областях России, но Лыленко остаётся именно украинским вариантом.

Сословно фамилия не указывает на дворянство или духовенство. Носители Лыленко — в основном крестьяне или казаки, не попавшие в ревизские сказки как шляхта. Никаких известных исторических личностей с этой фамилией не зафиксировано, что типично для массовой фамилии, возникшей в низовых слоях населения.