Фамилия Талызенко — характерный пример украинской фамильной модели, образованной с помощью суффикса -енко. В украинской ономастике этот суффикс — один из самых распространённых, он указывал на «сына» или «потомка» человека, чьё имя или прозвище легло в основу. В данном случае основа — Талызен-, которая восходит к прозвищу Талызь, Талыз, или к неканоническому имени Талыз.

Корень «талыз» имеет тюркские связи. В тюркских языках слово «талыз» или близкие к нему формы означали «бедняк», «нищий», «попрошайка». Прозвище Талыз могли дать человеку небогатому, либо тому, кто постоянно жаловался на нужду. В южнорусских и украинских говорах, особенно в зонах активных контактов с тюркским населением (Запорожье, Слобожанщина, Кубань), такие прозвища фиксировались. Вероятно, предок носителя фамилии Талызенко был запорожским казаком или крестьянином, получившим это прозвище по внешнему признаку или образу жизни.

Менее распространённая, но возможная версия — связь с личным именем Талыз, которое могло быть вариантом крестильного имени (например, Талион или Афанасий в народной переделке). Однако для украинской среды более характерно образование фамилий именно от прозвищ, а не от редких календарных имён. Поэтому тюркская версия выглядит убедительнее.

Фамилия Талызенко встречается преимущественно в центральных и восточных областях Украины, а также в Краснодарском крае России, куда переселялись запорожские казаки. Она относится к так называемым «патронимическим» фамилиям — то есть указывает на родство по отцу. В русском языке окончание -енко не склоняется, в украинском — склоняется по правилам существительных мужского рода.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то можно заметить Талызин (русская версия с суффиксом -ин) и Талызов (с -ов). Талызенко — самая «украинская» форма, подчёркивающая происхождение из среды, где фамилии на -енко были нормой для всех сословий, но особенно — для казачества и крестьянства.