Фамилия Сербуленко — яркий пример украинской модели фамилий, образованных при помощи суффикса -енко. Этот суффикс, один из самых распространённых в украинской ономастике, изначально означал «маленький», «сын» или «потомок» (сравните с русским «-ёнок»). Таким образом, Сербуленко — это «сын Сербула» или «потомок Сербула».

Основа фамилии — прозвище Сербул. В его корне лежит этноним «серб» или «сербин». В украинских и южнорусских землях XVI–XVII веков «сербулами» называли выходцев с Балкан, прежде всего сербов и валахов, которые переселялись на земли Речи Посполитой и Русского царства. Многие из них были военными — казаками, пограничниками, наёмниками. Поэтому прозвище Сербул мог получить человек, похожий на серба внешностью или нравом, либо тот, кто долго служил на южных рубежах, «у сербов».

Встречается и другая, менее вероятная версия: что «Сербул» — это искажённое имя или прозвище от тюркского «сарбул» («жёлтая роза»), но для украинского ареала связь с этнонимом выглядит гораздо убедительнее. Фамилия распространена в центральных и восточных областях Украины, а также в приграничных районах России, куда фамилии на -енко активно выносила казачья миграция.

В отличие от фамилий на -ов или -ин, Сербуленко не указывает на прямое владение землёй или принадлежность к дворянству. Её носители — потомки казаков, крестьян, мещан. Фамилия сохранила память о тех временах, когда южные степи были пёстрым миром народов, а прозвище «Сербул» звучало как указание на чужого, пришлого человека, который стал своим.