Фамилия Папихайленко — редкий случай, когда корень слова не поддаётся однозначной расшифровке, но сама модель образования выдаёт украинское происхождение. Суффикс -енко — типичный патронимический (указывающий на потомка) для восточной и центральной Украины, особенно для Полтавщины и Черниговщины. Это значит, что фамилию носил «сын человека по прозвищу Папихайло» или «потомок Папихая».

Сложность в основе «Папихай». Скорее всего, это прозвище, образованное от глагольного повелительного наклонения. В украинском языке есть глагол «хаяти» — хулить, бранить, осуждать. «Папихай» могло значить «побранивай», «поругивай» — прозвище давали ворчливому, недовольному человеку или тому, кто постоянно кого-то осуждал. Либо перед нами переосмысленная конструкция «папи хай» — от «папа» и частицы «хай» (пусть), что могло быть шутливым обращением к отцу, который всё разрешал.

Версия про польское или еврейское влияние маловероятна: окончание -енко жёстко привязывает фамилию к украинской крестьянской среде XVI–XVIII веков, когда такие прозвища закреплялись за целыми родами. Носители фамилии Папихайленко почти наверняка происходят из казацких или мещанских семей Левобережной Украины — региона, где фамилии на -енко встречаются чаще всего.

Встречается и вариант написания через «е» — Папехайленко, что может указывать на местное произношение или ошибку переписчиков. Поскольку фамилия редкая, её география узкая: основная масса носителей сосредоточена в Днепропетровской и Харьковской областях.