Фамилия Мачуленко — яркий пример украинской модели фамильной номинации. Её основа — личное имя или прозвище Мачула, а суффикс -енко однозначно указывает на происхождение с территории современной Украины. В украинской ономастике суффикс -енко исторически выполнял роль отчества или указания на родство: «Мачуленко» буквально значило «сын Мачулы» или «потомок Мачулы». Такие фамилии массово закрепились за казаками и крестьянами в XVI–XVII веках на Левобережной и Слободской Украине, а затем распространились по всей империи.

Само прозвище Мачула неочевидно. Наиболее правдоподобная версия связывает его с украинским диалектным словом «мачула» — так в некоторых говорах называли крупную палку, дубину или тяжелый кол. Прозвище могли дать сильному, грубоватому человеку или тому, кто работал с таким инструментом (дровосеку, плотнику). Менее вероятно, хотя и встречается в любительских этимологиях, сближение с польским macocha («мачеха») — слишком далекое по смыслу и форме.

В отличие от фамилий на -ов или -ин, которые преобладают в великорусских землях, Мачуленко сохранило типично украинский суффикс и не подверглось русификации. Это значит, что носители фамилии, скорее всего, происходят из семей, которые долго сохраняли украинскую идентичность и язык. Встречается фамилия и в Беларуси, но там она, как правило, результат миграции украинского населения в XIX–XX веках.

С точки зрения ударения, нормативным считается вариант Мачуле́нко с ударением на третьем слоге, хотя в бытовой речи можно услышать и Мачу́ленко — это влияние соседних диалектов или случайное смещение. Никакого сословного или дворянского оттенка у фамилии нет: это типичная крестьянско-казацкая фамилия, каких тысячи.