Фамилия Мордвилко — редкий пример, когда за основу взяли этноним, но оформили его по западнорусской модели. Корень здесь — «мордвин» (представитель мордовского народа), а суффикс «-к-о» указывает на уменьшительную или прозвищную форму, характерную для украинской и белорусской ономастики. В польской и южнорусской традиции суффикс «-ко» часто прикрепляли к прозвищам, обозначая сына или молодого человека: Мордвилко буквально значит «маленький мордвин» или «сын Мордвина».

Вероятнее всего, фамилия возникла не в мордовских землях, а на территории современной Украины или Беларуси, где прозвище «Мордвин» давали пришлому человеку из Поволжья или тому, кто внешне или по поведению напоминал представителя этого народа. В документах XVI–XVII веков на землях Речи Посполитой встречаются прозвища Мордвин, Мордва, Мордвинко — их давали не обязательно этническим мордвинам, а часто просто чужакам с востока. Суффикс «-ил-» в середине слова (Мордвилко вместо Мордвинко) мог появиться под влиянием диалектного произношения или как вариант, зафиксированный писцом на слух.

Словообразовательная модель с суффиксом «-к-о» в украинских фамилиях обычно указывает на простое происхождение носителя: крестьяне, казаки, мещане. В отличие от фамилий на «-ов» или «-ин», которые закрепились за великорусскими служилыми людьми, Мордвилко — типичная фамилия человека, чей предок получил уличное прозвище в сельской общине. В современных базах данных фамилия встречается в основном на западе России, в Смоленской и Брянской областях, а также в восточной Беларуси — то есть в зоне, где пересекались украинское, белорусское и великорусское влияние.

Спорных версий здесь немного: некоторые любительские этимологии пытаются вывести фамилию от литовского слова «mordvilas» (палач), но это натяжка — в славянской среде фамилия явно привязана к этнониму. Правдоподобнее всего, что первый Мордвилко был либо выходцем из мордовских земель, либо получил прозвище за смуглую кожу или необычный говор, а суффикс закрепил его принадлежность к местному сообществу как «своего среди чужих».