Фамилия Мышлёнок напрямую говорит о том, чьим сыном был её первый носитель: это буквально «сын Мышли». Такая модель образования с уменьшительным суффиксом -ёнок характерна для западнорусских и белорусских земель, где она закреплялась за потомком человека с прозвищем Мышля.

Само прозвище Мышля восходит к глаголу «мышлять», который в старину означал «мыслить, рассуждать, задумывать, затевать». Логично предположить, что прозвище отражало характер: так могли назвать человека умного, сообразительного, себе на уме. Однако у глагола было и второе значение — «припасать, добывать, промышлять». Если опираться на него, то Мышлей называли запасливого хозяина, удачливого охотника или рыбака, того, кто умел добыть и сберечь.

Изначально прозвище Мышля сопутствовало наследственному имени, но со временем вытеснило его — сначала в быту, а затем и в официальных документах. Так за потомками закрепилось отчество-прозвище, которое и превратилось в фамилию Мышлёнок.

Редкий суффикс -ёнок сразу выделяет фамилию из ряда типичных русских фамилий на -ов и -ин. Он сообщает не просто родство, а именно «малость» или младшинство: Мышлёнок — это младший из рода Мышлей, сын, а позже и внук. Со временем фамилия утратила связь с личным прозвищем предка и стала восприниматься как самостоятельная, но её внутренняя форма сохранила память о человеке, который умел и подумать, и промыслить.