Фамилия Тилипенко — характерный пример украинской фамилии, образованной с помощью патронимического суффикса -енко. В украинской ономастике этот суффикс означает «маленький» или «сын», то есть Тилипенко — это буквально «сын Тилипа». Основа фамилии, скорее всего, происходит от личного имени или прозвища Тилип, которое является народной, разговорной формой крестильного имени Филипп. В украинском языке звук «ф» часто заменялся на «тв» или просто «т», а также происходила замена «пп» на «п», в результате чего Филипп превращался в Тилип.

Менее вероятная, но возможная версия связывает основу с диалектным глаголом «тилипати» — болтать, качать, или с существительным «тилип» в значении болтун, пустомеля. В таком случае прозвище Тилип мог получить говорливый или суетливый человек. Однако первая версия — от имени Филипп — выглядит убедительнее, так как модель перехода «ф» в «т» хорошо известна в украинской антропонимии (сравните: Хведор — Тодор, Фома — Тома).

Географически фамилия Тилипенко распространена преимущественно в центральных и восточных областях Украины, особенно в Черкасской, Полтавской и Киевской областях. Это зона активного бытования фамилий на -енко, которые в XVII–XVIII веках стали массово вытеснять более древние формы на -ович. Носители фамилии, по всей видимости, были потомками казаков или крестьян, получивших фамилию по отцу.

В русском языке фамилия сохраняет украинское окончание, не склоняясь по падежам в мужском роде (Тилипенко пришёл), а в женском — не склоняется вовсе. Ударение, судя по произносительной норме, падает на второй слог: Тили́пенко. Двойников или однокоренных фамилий, образованных от той же основы, почти не встречается, что делает Тилипенко достаточно редкой и локальной фамилией.