Фамилия Неиленко — редкий пример украинской фамилии, образованной от прозвища, которое, скорее всего, имело ироничный или охранительный смысл. В её основе лежит слово «неїла» или «неїло» — тот, кто не ест, малоежка, привередливый в еде. В народной культуре такие прозвища давали не в обиду, а как оберег: считалось, что если назвать ребёнка Неїло, злые духи не позарятся на него, решив, что он слишком слаб и худ для похищения. Поэтому фамилия могла изначально относиться не к реальному качеству человека, а к пожеланию здоровья и неприметности.

Суффикс -енко — типичный для украинской антропонимии, указывает на потомка: Неиленко значит «сын Неилы». Такая модель была особенно распространена в Левобережной Украине, в Черниговской, Полтавской, Сумской областях. Если искать географическую привязку, фамилия встречается в основном в центральных и северных регионах Украины, редко — в России, куда могла попасть с переселенцами в конце XIX — начале XX века.

Словообразовательно фамилия стоит особняком: в отличие от множества фамилий на -енко от полных имён (Иваненко, Петренко), Неиленко произведена от глагольной формы с отрицанием. Это сближает её с такими фамилиями-оберегами, как Ненашев, Неупокоев, Несмеянов, но в украинском варианте с суффиксом -енко. В письменных источниках встречаются варианты написания: Неиленко, Неєленко, Неиленко — из-за неоднозначной передачи звука «ї» в русской транскрипции.

Сословной принадлежности по фамилии не установить: Неиленко могли быть и казаками, и крестьянами, и мещанами. Фамилия не даёт намёка на профессию или социальный статус, зато отчётливо хранит отпечаток народной психологии — веру в магию имени и слова.