Фамилия Сагуленко — характерный пример украинской модели фамилии с суффиксом -енко, который в буквальном смысле означает «маленький» или «сын». В XVI–XVII веках такие фамилии закрепились в реестрах казаков и крестьян Левобережной и Слободской Украины, а позже распространились на южные губернии Российской империи. Основа здесь — прозвище или имя Сагул, которое само по себе редкое и требует отдельного разбора.

Самое вероятное происхождение корня «Сагул» — от тюркского слова «сагыл» или «сагул», которое в разных диалектах означало «молоко», «сосунок» или «жеребёнок-сосунок». В украинских степях, где веками соседствовали славяне и тюркские народы (ногайцы, татары, турки), такие заимствования в прозвищах были нормой. Прозвище Сагул могли дать человеку с белесой кожей, светлыми волосами или, наоборот, за привычку «сосать» — то есть быть молодым, неопытным, приставучим. Встречается и другая версия: от украинского диалектного «сага» — «топкое место, болото», но она менее убедительна, поскольку суффикс -ул нехарактерен для славянских прозвищ от географических терминов.

По словообразовательной модели Сагуленко — типичная «сыновья» фамилия: от личного прозвища отца (Сагул) через суффикс -енко. В XIX веке носители фамилии фиксировались преимущественно в Полтавской и Харьковской губерниях, а также в Екатеринославщине. В метрических книгах встречаются варианты написания: Сагуленко, реже Сагульченко или Сагуленков (под влиянием русской канцелярской традиции). Сословно это были преимущественно казаки или государственные крестьяне, реже — мещане.

Родственных фамилий по корню немного: Сагула, Сагулов, Сагульский — все они восходят к тому же тюркскому прозвищу. В украинской ономастике фамилия считается редкой, но не уникальной: по данным переписей начала XX века, её носили около сотни семей. Современные носители живут в основном на востоке Украины и в южных областях России, куда фамилия попала с переселенцами в XIX веке.