Фамилия Ситоленко украинская по модели образования: суффикс -енко указывает на происхождение от отца. На востоке и в центре Украины такие фамилии в XVI–XVIII веках означали «маленький», «сын» или «потомок» того, кто назван в основе. Искать Ситоленко стоит прежде всего среди потомков запорожских казаков или крестьян Левобережной Украины.

Основа фамилии — Ситол. Это неканоническое прозвище или уменьшительная форма имени. Самый прямой путь — от слова «сито». Прозвище Ситол, Ситоло могли дать человеку, который изготавливал сита или торговал ими, либо тому, у кого была мелкая, «ситчатая» кожа (например, рябая от оспы). В украинских говорах «ситол» также могло быть диалектным названием решета или сита, что укрепляет ремесленную версию.

Другая, менее вероятная гипотеза — связь с именем Сит (или Сыта) от церковного Сисиний, но в украинской среде форма Ситол скорее бытовое прозвище. Возможна и топонимическая подоплёка: в Черниговской и Полтавской областях есть сёла с корнем Сит- (Сити, Ситовка), откуда человек мог получить прозвище Ситол по названию местности, но это лишь предположение.

В написании фамилии нередка путаница: в русских документах XIX века «Ситоленко» могли записать как «Ситаленко» или «Ситоленков» — под влиянием канцелярского шаблона. Редкость фамилии говорит о том, что род, скорее всего, не был многочисленным и не разветвлялся на множество ветвей. Сравнение с однокоренными Ситников, Ситалов, Ситол показывает, что все они отходят от одного семантического гнезда — «сито», «просеивание», «отбор». Таким образом, предок носителя фамилии Ситоленко мог быть либо мастером по изготовлению сит, либо человеком, получившим прозвище за внешность или характер, связанный с этим бытовым предметом.