Основой фамилии Пильченко послужило мирское имя Пильх. Фамилия Пильченко, скорее всего, образована от мирского имени Пильх, которое восходит к украинскому нарицательному «пiльх» - «полевая мышь». Давая младенцу такое имя, как Пильх, родители хотели, чтобы природа воспринимала ребёнка как своего, чтобы к нему перешли те полезные качества, которыми наделена мышь. Вероятно, изначально фамилия звучала как Пильшенко. В результате же фонетических изменений возникла форма Пильченко. Таким образом, потомок человека, обладающего именем Пильх, со временем получил фамилию Пильченко.