Фамилия Мтленко — редкий случай, когда основа не бросается в глаза даже носителю языка. В ней нет привычного корня, связанного с профессией, внешностью или именем. Самое вероятное объяснение: перед нами фонетический вариант фамилии Мотленко или Метленко, где гласный «о» или «е» в первом слоге редуцировался (ослабился) в разговорной речи, а затем и вовсе исчез на письме. Такое «стяжение» встречается в южнорусских и украинских говорах, где поток речи быстрее «проглатывает» безударные звуки.

Если исходить из восстановленной формы Мотленко, то в основе лежит прозвище Мотло или Мотлох. В диалектах так называли неопрятного, неряшливого человека или, напротив, того, кто «мотается» — суетится, ходит без дела. В украинском языке «мотлох» означает хлам, рухлядь, а в переносном смысле — сброд. Суффикс -енко (уменьшительно-патронимический) указывает на происхождение из украинской или белорусской среды и буквально значит «сын Мотла» или «потомок Мотла». Фамилии на -енко массово оформлялись у казаков и крестьян Левобережной Украины в XVII–XVIII веках.

Другая, менее вероятная версия связывает фамилию с глаголом «мести» (мести, подметать). Тогда Метленко — это «сын Метлы», то есть человека, который занимался уборкой, возможно, дворника или того, кто получил шутливое прозвище за худобу (как метла). Но написание через «т» вместо «тл» (Метла → Метленко) встречается редко, а форма Мтленко могла возникнуть при быстром произношении «Метленко» с выпадением гласного в первом слоге.

Географически фамилия Мтленко почти не зафиксирована в исторических списках — это говорит о её локальном бытовании. Скорее всего, она возникла в одном из сёл Черниговской, Полтавской или Харьковской губерний, где фамилии на -енко были правилом, а не исключением. Носители фамилии, если судить по модели, были потомками одного человека — либо нерадивого хозяина (Мотлох), либо подметальщика (Метла). Точнее сказать сложно: письменных источников по этой фамилии практически нет, и любая реконструкция остаётся гипотезой, основанной на законах словообразования и диалектной фонетике.