Фамилия Милетенко — характерный пример украинской фамилии, образованной по продуктивной модели с суффиксом -енко. В украинской ономастике суффикс -енко исторически выполнял роль отчества или указания на принадлежность младшему члену рода: буквально «маленький», «сын» или «потомок» того, кто назван в основе. Таким образом, Милетенко — это «сын Милеты» или «потомок Милеты».

Основа «Милет-» восходит к личному имени или прозвищу Милета. Наиболее вероятная версия — это производная форма от крестильного имени Милетий (греческого происхождения, от «милетос» — «красный», либо от названия древнего города Милет). В народной среде такие имена часто укорачивали и адаптировали: Милета — ласкательный или обиходный вариант. Вторая версия, менее распространённая, связывает основу с диалектным словом «милеть» (становиться милым) или с прозвищем Милый, Мила, которое через патронимический суффикс дало Милета. Однако первая версия с церковным именем выглядит убедительнее, так как прозвища от «милый» чаще оформлялись суффиксами -ов/-ев.

Географически фамилия Милетенко сосредоточена на территории центральной и левобережной Украины, особенно в Черкасской, Полтавской и Киевской областях. Это типичный ареал для фамилий на -енко, которые массово фиксировались в реестрах Войска Запорожского и среди казацкой старшины. В России фамилия встречается реже, чаще всего как результат миграции украинских крестьян и казаков в XVIII–XIX веках.

Интересная деталь: в отличие от многих фамилий на -енко, которые образованы от профессий или бытовых прозвищ (Коваленко, Шевченко), Милетенко — редкий случай, когда основа почти наверняка является производной от личного имени. Это говорит о том, что первый носитель фамилии, вероятно, был сыном человека по имени Милета, а не потомком ремесленника или обладателя яркого прозвища.