Фамилия Мысленко образована по очень распространённой в украинской и белорусской ономастике модели с суффиксом -енко. Этот суффикс, по словарю Б. Унбегауна, изначально означал «маленький», «сын» или «потомок». То есть Мысленко — это буквально «сын Мысла». А вот с основой «Мысл» всё сложнее, и здесь есть несколько версий.

Самое прямое объяснение — прозвище Мысль или Мысл. Его мог получить человек рассудительный, задумчивый, склонный к размышлениям, философствованию, или, наоборот, тот, кого считали не от мира сего — «мыслящим не о том». В русских говорах слово «мысль» могло иметь ироничный оттенок: «велика мысль» говорили о нелепой затее. В таком случае прозвище закреплялось за человеком с характерной манерой поведения.

Менее очевидная, но правдоподобная версия — происхождение от дохристианского имени Мысл или Мысль. Славянские двусоставные имена вроде Мыслибор, Мыслимир, Мыслодар в быту часто сокращались. Корень «мысл-» в них означал не умственную деятельность, а «думание», «помышление» — то есть человек, который «мыслит» (думает) о славе, мире или даре. От сокращённой формы Мысл и пошла фамилия Мысленко.

Географически фамилия тяготеет к левобережной Украине и югу России, что типично для фамилий на -енко. Встречаются и параллельные формы: Мысленков (русифицированный вариант с добавлением -ов) и Мыслин (с суффиксом -ин). По социальному составу носители фамилии Мысленко — это в основном потомки казаков и крестьян, поскольку дворянских родов с такой фамилией в истории не зафиксировано.