Фамилия Рыленков образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей: от прозвища или имени через суффикс -ов-, указывающий на принадлежность («чей?»). В основе лежит слово «рыло» — не только в прямом значении (морда животного), но и в переносном, которым награждали человека с крупными, выдающимися чертами лица, особенно носом и губами. В русских говорах слово «рыло» могло звучать и как «рыло» без редукции, и как «рыло» с твёрдым «ы», что и дало прозвище Рыло, Рыленок или Рыль.

Ключевая особенность фамилии — суффикс -енк- в основе. В отличие от типичного -ов-, здесь мы видим уменьшительно-ласкательный формант -енк-, характерный для восточнославянских фамилий, особенно белорусских и украинских. Рыленок — это буквально «маленький Рыло» или «сын Рыла». Так могли называть ребёнка или младшего члена семьи, унаследовавшего от отца прозвище или внешнюю черту. При переходе в великорусскую фамильную систему к основе Рыленок добавили стандартный суффикс -ов-, получив Рыленков. Иными словами, носитель фамилии — потомок человека, которого в своё время звали Рыленок.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и западнорусским областям, где уменьшительные формы на -енок/-онок были особенно употребительны. Встречается она и в Смоленской, и в Брянской землях. Известный носитель — поэт Николай Иванович Рыленков (1909–1969), уроженец Смоленщины, что косвенно подтверждает региональную привязку.

Другие версии, выводящие фамилию от слова «рыть» или «рыльце» (как в выражении «рыльце в пушку»), менее убедительны. Прозвище Рыло было не обязательно оскорбительным — в крестьянской среде его давали по броской внешней примете, и оно легко становилось основой для фамилии. Так что предки Рыленковых, скорее всего, были людьми с яркой, запоминающейся внешностью, а не землекопами или плутами.