Фамилия Стромиленко — редкий случай, когда основа не очевидна на первый взгляд. Она образована по продуктивной украинской модели с суффиксом -енко, который в XVI–XVII веках закрепился в Поднепровье и на Левобережье как главный показатель патронимической (по отцу) фамилии. Суффикс указывает на потомка: Стромиленко — «сын Стромилы» или «потомок Стромилы».

Сам корень уходит в прозвище Стромило. В древнерусском языке слово «стромъ» означало «строгий, суровый, резкий». Сравните с диалектным «стромить» — «упрямиться, делать наперекор». Человек с прозвищем Стромило, вероятно, отличался крутым нравом, неуступчивостью или резкостью в суждениях. В словаре древнерусских личных имен С. Б. Веселовского встречается схожая основа: «Стромыня» — прозвище, данное за суровый вид.

Вторая, менее вероятная, но возможная версия — связь с географическим названием. В Беларуси и на западе России встречаются топонимы Стромынь, Стромыня. В таком случае Стромиленко мог получить фамилию по месту выхода: «выходец из Стромыни». Однако для украинской модели -енко типичнее именно личное прозвище, а не топонимическое указание, поэтому первая версия предпочтительнее.

Фамилия нечастотная, её ареал — центральная и восточная Украина, с возможным расселением в южные регионы в XIX веке. В дореволюционных ревизских сказках и метриках Стромиленко встречаются преимущественно среди казацкого и крестьянского сословий Полтавской и Черниговской губерний. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — перед нами типичная народная фамилия, возникшая в среде, где прозвище отца становилось родовым именем детей.