Фамилия Неличенко, на первый взгляд, кажется производной от украинского слова «неліч» — «нечисть», «нечистая сила». Однако это поверхностное и почти наверняка неверное толкование. В народной этимологии часто путают созвучные, но разные по смыслу корни. В основе фамилии лежит не «нечисть», а личное имя или прозвище Нели́ч. Оно образовано с помощью отрицательной приставки «не-» и корня «-лич-», восходящего к слову «лицо». В древнерусском языке «лицо» имело и значение «личность», «особа». Таким образом, Нелич — это человек, которого так прозвали за необычную внешность или, что вероятнее, за то, что он «не лицо», то есть не занимает высокого положения, незнатный, простой. Параллель — фамилии Нелидов (от Нелид — «нелюдимый») или Некрасов (от Некрас — «некрасивый»).

Украинский суффикс «-енко» указывает на происхождение из земель современной Украины. Он означает «сын» или «потомок»: Неличенко — буквально «сын Нелича». Это типичная модель для фамилий, возникших в среде казачества и крестьянства в XVI–XVII веках. В те времена прозвище Нелич мог получить человек, который не имел своего лица в смысле социального статуса — батрак, наймит, человек без роду и племени. Со временем прозвище перешло в фамилию, закрепившись за родом.

Географически фамилия Неличенко тяготеет к восточным областям Украины (Сумская, Полтавская, Харьковская) и к югу России, куда активно переселялись украинские крестьяне в XVIII–XIX веках. Встречается она редко, что говорит о её локальном происхождении. В отличие от массовых фамилий вроде Шевченко или Коваленко, Неличенко не была связана с распространённым ремеслом или профессией, а осталась прозвищной, что делает её более уникальной в генеалогическом плане.

Стоит отметить, что написание фамилии с буквой «и» во втором слоге (Неличенко, а не Нелеченко) — верное. Если бы корень был связан с глаголом «лечить», фамилия звучала бы иначе (Нелеченко, Нелечук). Вариант с «и» окончательно подтверждает связь с «лицом» и «личностью», а не с медициной или нечистью.