Фамилия Пчеленко выглядит как типичная украинская фамилия, образованная с помощью суффикса -енко. В украинской ономастике этот суффикс — один из самых распространённых, он указывал на происхождение по отцу: Пчеленко — буквально «сын Пчелы» или «маленький Пчела». Однако в отличие от фамилий на -енко от крестильных имён (Иваненко, Петренко), основа здесь — прозвище, а не имя.

Корень этой фамилии — «пчел-», то есть пчела. Прозвище Пчела на Руси и в Украине давали не только пасечникам. Чаще так называли человека за трудолюбие, хозяйственность или, наоборот, за назойливость и суетливость. Иногда — за внешность: маленький, юркий, с жёлто-чёрными волосами. В старину прозвища от названий насекомых были обычным делом: Жук, Комар, Муха — и Пчела среди них. В словаре древнерусских имён и прозвищ С. Б. Веселовского встречается Пчела как личное прозвище, от которого пошли фамилии Пчелин, Пчелкин.

Географически фамилия Пчеленко тяготеет к восточной Украине и югу России. В переписях XIX века она встречается в Харьковской, Полтавской, Екатеринославской губерниях — там, где активно развивалось пчеловодство. Интересно, что в некоторых документах фамилию записывали как Пчеленко, а в других — как Пчелёнко, с ударением на последний слог. Это говорит о том, что носители могли происходить из разных говоров: на юго-востоке Украины суффикс -енко часто произносили с ударением на конце.

Есть и менее очевидная версия: фамилия могла возникнуть не напрямую от прозвища Пчела, а от имени Пчелко — уменьшительной формы. В таком случае Пчеленко — это «сын Пчелка». Но по сути это то же самое: в основе лежит всё то же прозвище по насекомому.

В России фамилия Пчеленко встречается реже, чем на Украине. Среди известных носителей можно назвать разве что советского и российского учёного-пчеловода Анатолия Пчеленко, но это скорее совпадение профессии и фамилии, чем закономерность. В целом фамилия остаётся редкой, но прозрачной по смыслу: предок её носителя явно имел отношение к пчёлам — либо как пасечник, либо как человек с соответствующим характером.