Фамилия Милющенко звучит как типичная украинская фамилия, и это первое, что бросается в глаза. Суффикс -енко, один из самых распространенных в украинской ономастике, указывает на происхождение от предка с именем или прозвищем Милюк, Миля или Милюха. Первоначально такие фамилии означали «сын такого-то» или «принадлежащий к роду такого-то». В случае Милющенко основа, скорее всего, восходит к уменьшительной форме крестильного имени Емилиан (в просторечии Емиля, Миля) или к редкому имени Милий (от латинского «милый, приятный»). В украинской традиции звук [м] часто заменял начальное [ем] в разговорной речи, поэтому Емиля превращалось в Миля, а от него шли производные — Милюк, Милюха, Милюш.

Однако не стоит исключать и прозвищную версию. В южнорусских и украинских говорах слово «милюга» могло означать «милый человек», «любимец», а «милюк» — ласковое обращение к ребенку или младшему. Фамилия могла закрепиться за человеком, которого в округе называли ласково, возможно, за приветливый нрав или за то, что он был всеобщим любимцем. В таком случае Милющенко — это не «сын Милюка», а «потомок того, кого звали Милюком».

Географически фамилия привязана к центральным и восточным областям Украины, особенно к Полтавщине, Черкащине и Слобожанщине. В российских переписях она встречается реже и часто сосредоточена в регионах, граничащих с Украиной, или в местах массового переселения украинских крестьян в XVIII–XIX веках (Кубань, Дон, Поволжье). По социальному составу носители Милющенко — это в основном потомки казаков и крестьян, поскольку суффикс -енко в малороссийской среде был массовым именно среди этих сословий, в отличие от дворянских фамилий на -ов или -ский.

Интересная деталь: в некоторых старых записях фамилия могла писаться как Милющенко или Милющенко (с ударением на второй слог), что отражает местные диалектные особенности. Встречаются и родственные формы — Милюк, Милютин, Милюков, но Милющенко выделяется именно украинским патронимическим суффиксом, который прочно связывает её с историей левобережной Украины.