Фамилия Папуленко — типичный пример украинской фамилии, образованной по модели, которая сразу указывает на происхождение: суффикс -енко. В украинской ономастике этот суффикс — главный маркер фамилий, возникших в казацкой среде и позднее распространившихся по всей Малороссии. Он означает «сын» или «потомок», то есть Папуленко — буквально «сын Папулы». А вот с основой сложнее: она неочевидна и требует разбора.

Корень Папул- — это, скорее всего, не полное имя, а прозвище или уменьшительная форма. Самая вероятная версия: основа восходит к имени Павел через его народные, усечённые варианты. В украинских говорах Павел мог звучать как Павло, а от него образовывались ласкательные формы: Павула, Папула. Приставка «па-» нередко встречается в южнорусских и украинских диалектах как усиление или видоизменение корня — так Павел превращался в Папула. Соответственно, Папуленко — «внук или сын Папулы», то есть потомок человека по имени Павел.

Менее распространённая версия — связь с польским или белорусским словом «папула» (papula) в значении «шишка, нарост» или «пузырь». В таком случае прозвище Папула могли дать человеку с заметной внешней особенностью — родинкой, шишкой или опухолью. Но эта гипотеза слабее: прозвища по физическим недостаткам в украинской традиции чаще образовывали фамилии с суффиксом -енко, но обычно от более грубых или конкретных корней. Версия с именем Павел выглядит естественнее и подтверждается массовостью подобных переходов: Иванула → Иваненко, Петрула → Петренко.

Географически фамилия Папуленко сосредоточена на востоке Украины и в прилегающих областях России — Черниговщина, Полтавщина, Сумщина. Встречается и в Беларуси, но реже. В дореволюционных ревизских сказках и метрических книгах эта фамилия фиксируется в основном среди крестьян и казаков — то есть предки Папуленко не принадлежали к дворянству, а были сельскими жителями или мещанами. Сословного перехода в высшие слои по этой фамилии не прослеживается, что типично для «енковских» фамилий, которые долго оставались маркером простонародья.

Если сравнивать с однокоренными, то Папуленко стоит в одном ряду с Папулиным (русская версия с суффиксом -ин), Папулой (без суффикса, как фамилия-прозвище) и Папуловым. Но именно форма на -енко однозначно указывает на украинское происхождение и на то, что фамилия окончательно оформилась не раньше XVII–XVIII веков, когда эта модель стала доминирующей в украинской антропонимии.