Фамилия Мулеренко — редкий случай, когда украинская модель образования накладывается на основу, которая звучит совершенно не по-славянски. Если отбросить типичный украинский суффикс -енко (указывающий на «сына» или «потомка»), в сухом остатке получается корень «Мулер». Он-то и требует объяснения.

Самая прямая версия — профессиональное прозвище. В немецком языке «Müller» — мельник. В среде украинских переселенцев, особенно на юге Российской империи и в Причерноморье, было много носителей немецких фамилий, которые со временем адаптировались. Фамилия Мюллер или её польский вариант Мюллер (Muller) могла подвергнуться украинизации: к основе добавили суффикс -енко, и получилось Мулеренко — «потомок мельника» или «сын Мюллера». Такая трансформация характерна для регионов, где украинское и немецкое население жило бок о бок.

Вторая, менее вероятная версия, отталкивается от диалектного глагола «мулити» (тянуть, мешкать, делать медленно) или слова «муль» (мелочь, сор, иногда — муть в воде). В этом случае прозвище Мулер могли дать медлительному человеку или тому, кто занимался нечистым, второстепенным делом. Однако суффикс -ер не свойственен украинской прозвищной модели, поэтому версия с немецким корнем выглядит убедительнее.

С географической точки зрения фамилия Мулеренко не массовая. Её следы ведут в центральные и восточные области Украины, а также в соседние регионы России (Белгородская, Воронежская области), где исторически оседали немецкие колонисты и где украинский язык был в ходу. Фамилия не старше XVIII века, когда на украинских землях начали закрепляться фамилии с суффиксом -енко. В дворянских родословных книгах она не встречается — это фамилия крестьянского или мещанского происхождения, типичная для среды сельских ремесленников или людей, получивших прозвище по профессии отца.