Фамилия Тилетченко — яркий пример украинской модели фамилий, образованных с помощью патронимического суффикса -енко. В украинской ономастике этот суффикс означает «сын» или «потомок» (аналогично русским -ов/-ев или -ин). Таким образом, Тилетченко — это «сын Тилетки» или «потомок Тилетки». Модель с -енко особенно массово распространилась в Левобережной Украине, на Полтавщине, Черниговщине, Слобожанщине, начиная с XVI–XVII веков, и стала маркером украинского происхождения фамилии.

Основа фамилии — Тилетка. Это, скорее всего, уменьшительно-ласкательная форма от прозвища или имени. Самая правдоподобная версия — связь с глаголом «тилипаться» или «тилипать», который в южнорусских и украинских говорах означает болтаться, мотаться, висеть, а также идти медленно, неловко, или делать что-то кое-как. В таком случае Тилетка — прозвище нерасторопного, неуклюжего человека или того, кто носит мешковатую, болтающуюся одежду. Или, напротив, прозвище давали за манеру ходить вразвалку.

Менее вероятна, но возможна версия от имени Тит (через форму Титко → Тилетко). Однако цепочка «Тит → Титко → Тилетко → Тилетка» выглядит натянутой, с лишним слогом. Украинские уменьшительные формы от Тита обычно звучат как Титко, Титусь, Титонько. Поэтому версия с прозвищем от глагола убедительнее.

Фамилия редкая. Её носители, судя по географии, концентрируются в центральных и восточных областях Украины, а также среди потомков переселенцев на Кубани и в Ставрополье. Встречаются варианты написания с одной «т» (Тилеченко) или с «и» под ударением (Тилетче́нко), но исходная форма — именно с двумя «т» и ударением на второй слог: Тиле́тченко.

Сословно фамилия указывает на казацкое или крестьянское происхождение. Среди запорожских казаков и позднее — реестровых казаков Гетманщины фамилии на -енко были нормой. Никаких дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — это «народная» фамилия, созданная в среде простых людей по живому словообразовательному шаблону.