Фамилия Павлиенко — яркий пример украинской модели образования фамилий на -енко. Этот суффикс, который в украинской ономастике называют «патронимическим» или «сыновним», означает «маленький», «потомок» или «сын». В данном случае он присоединён к имени Павло — украинской форме канонического имени Павел. Таким образом, Павлиенко буквально означает «сын Павла» или «потомок Павла».

Имя Павел пришло на Русь из Византии вместе с христианством и происходит от латинского Paulus — «малый», «небольшой». В народе это имя было одним из самых распространённых, поэтому и фамилий на его основе образовалось множество: Павлов, Павлюк, Павленко, Павлик, Павлюченко. Павлиенко стоит в этом ряду обособленно: в отличие от массового Павленко, фамилия с корнем «Павл-» и суффиксом «-иенко» встречается реже и чаще всего привязана к определённым регионам Украины, особенно к центральным и восточным областям.

В дореволюционной переписи населения фамилия Павлиенко фиксируется преимущественно в Полтавской, Харьковской и Екатеринославской губерниях. Это объясняется тем, что модель на -енко получила наибольшее распространение именно на Левобережной Украине, где она вытеснила более древние формы на -ов и -ин. Носители фамилии в большинстве своём были казаками или крестьянами, а само имя Павел в их роду могло передаваться из поколения в поколение, закрепляя прозвище за целой семьёй.

Интересная деталь: в русском языке фамилию часто произносят с ударением на второй слог — Павлие́нко, хотя по украинской норме ударение падает на первый: Па́влиенко. Это не ошибка, а результат адаптации фамилии в русскоязычной среде, где суффикс -енко обычно безударный. Встречается и вариант написания с одной «л» — Павиенко, но он редок и считается искажением, возникшим при записи фамилии в советских паспортных столах.