Фамилия Лысокобыльченко — один из тех случаев, когда сложное прозвище «склеилось» в фамилию, пройдя через несколько этапов словообразования. В основе лежит прозвище Лысая Кобыла. Звучит нелестно, но в народной традиции такие прозвища давали не для оскорбления, а для узнаваемости — по какой-то яркой внешней или поведенческой черте. «Лысой» могли назвать человека с редкими волосами или вовсе без них, а «кобыла» в прозвищах часто указывала на высокий рост, худобу, неуклюжесть или просто на крестьянский труд, где лошадь — главная помощница. Иногда так дразнили человека с длинным лицом или крупными зубами.

Словообразовательная цепочка здесь необычная. Сначала возникло прозвище Лысокобыла — сложение двух основ с соединительной гласной «о». Затем к нему добавили украинский суффиксальный формант -енко, который обозначал «сын» или «потомок» (как Иващенко — сын Ивана). В итоге Лысокобыльченко — это «сын Лысокобылы», то есть потомок человека с прозвищем Лысая Кобыла. Ударение, скорее всего, падает на второй слог от конца: Лысокобы́льченко, что типично для фамилий на -енко.

Географически фамилия почти наверняка украинская. Формант -енко — самый распространённый фамильный суффикс на Левобережной Украине (Черниговщина, Полтавщина, Слобожанщина). В русских фамилиях такое сложение основ с «о» и последующим -енко встречается реже — это маркер именно украинской антропонимической модели. В дореволюционных метриках и ревизских сказках подобные фамилии часто записывали через «ѣ» (Лысокобыльченко) или с одним «л» — ошибки писцов, привыкших к простым формам.

Примечательно, что фамилия сохранила архаичную конструкцию: в современном украинском языке прилагательное «лысый» и существительное «кобыла» склонялись бы иначе, но прозвище застыло в именительном падеже. Это говорит о том, что фамилия оформилась довольно рано, когда прозвища ещё не успели адаптироваться под грамматику фамилий. Среди однокоренных аналогов можно вспомнить Голокобыльченко, Сухокобыльченко — все они из той же модели, где первая часть описывает состояние или внешность, а вторая отсылает к животному.