Фамилия Шамойленко — характерный пример украинской модели фамилий на -енко. Суффикс -енко, один из самых распространённых в украинской ономастике, изначально означал «маленький» или «сын» (сравните с русским -ович/-евич). Таким образом, Шамойленко — это «сын Шамойла» или «потомок Шамойла».

Основа фамилии — имя Шамойло. Это народная, обиходная форма канонического церковного имени Самуил. Имя Самуил древнееврейского происхождения, означает «услышанный Богом» или «имя Божье». В украинской и белорусской традиции имя Самуил нередко трансформировалось в Шамойло, Шамуйла или Самойло. Усечение первого слога и замена начального «С» на «Ш» — результат живого произношения, характерного для юго-западных говоров. Поэтому фамилия Шамойленко — «сын Шамойла», то есть Самуила.

Географически фамилия тяготеет к центральным и восточным областям Украины, особенно к Черкасской, Полтавской и Киевской. В России она встречается реже и обычно связана с переселением украинских крестьян в XVIII–XIX веках на Кубань, в Слобожанщину или на Дон.

Интересно, что в отличие от фамилий на -ов/-ев, которые закрепились в основном за дворянством и духовенством, фамилии на -енко долгое время оставались «демократичными». Они были характерны для казачества, крестьян и мещан. Поэтому предки Шамойленко с высокой вероятностью были свободными людьми, возможно, казаками или крестьянами, а не крепостными.

В написании фамилии возможны варианты: Шамойленко (с буквой «о» в корне) и реже Шамайленко (под влиянием аканья или диалектного произношения). Но основной, зафиксированный в документах, — именно Шамойленко.