Фамилия Мильниченко — типичный пример восточнославянской фамилии, образованной по патронимической модели. Её основа — прозвище или профессия, а суффикс «-енко» прямо указывает на украинское или южнорусское происхождение. В украинском языке суффикс «-енко» исторически означал «сын» или «потомок»: Мильниченко — это буквально «сын Мильника».

Ключ к пониманию фамилии лежит в слове «мильник». В диалектах украинского и южнорусского наречий «мильник» (или «мыльник») — это мыловар, человек, который варил мыло. В старину мыловарение было отдельным, довольно распространённым ремеслом. Мастер, изготавливавший мыло, получал прозвище Мильник, а его дети, по обычаю, становились Мильниченками. Таким образом, предок носителя этой фамилии с высокой вероятностью занимался производством мыла.

Менее вероятная, но допустимая версия связывает фамилию с личным именем. В некоторых говорах слово «мильник» могло быть вариантом имени Мил, Милий (от славянского корня «мил» — «милый, любимый»). В этом случае фамилия образована от уменьшительной формы крестильного имени, а не от профессии. Однако ремесленная версия выглядит убедительнее: прозвища по занятиям давались чаще, чем прозвища от редких имён.

С точки зрения географии, фамилия Мильниченко тяготеет к центральным и восточным областям Украины, а также к пограничным районам России (Курская, Белгородская, Воронежская области). Написание через «и» в первом слоге (Мильниченко, а не Мыльниченко) закрепилось под влиянием литературной нормы, хотя в диалектах возможны варианты. В отличие от фамилий на «-ов» (Мильников), эта модель указывает на более позднее формирование — в XVII–XVIII веках, когда суффикс «-енко» стал массово вытеснять старые русские патронимы на казацких и слободских землях.

В социальном плане фамилия Мильниченко — не дворянская, а крестьянская или мещанская. Она не встречается в родословных книгах Российской империи, что подтверждает её происхождение из среды ремесленников или казаков.