Фамилия Тилиженко — характерный пример украинской модели образования фамилий на -енко. Этот суффикс, буквально означающий «маленький» или «сын», в XVI–XVII веках стал главным способом создавать фамилии на Левобережной Украине, особенно среди казачества и крестьянства. Тилиженко — это «сын Тилиги» или «потомок человека по прозвищу Тилига».

Основа фамилии — прозвище Тилига. Его происхождение неочевидно, и здесь есть несколько версий. Самая вероятная — от глагола «тилижить» или «телижить», который в южнорусских и украинских говорах означал «медленно делать», «волынить», «канителиться». В этом случае Тилигой могли назвать нерасторопного, задумчивого человека. Менее распространённая версия связывает прозвище с диалектным «тилига» — так в некоторых регионах называли телегу или повозку, что могло указывать на род занятий: извозчик, тележник. Третья, более гипотетическая, отсылает к тюркскому корню «тили» (язык), что могло дать прозвище болтливому человеку, но для украинской среды это менее характерно.

Географически фамилия Тилиженко тяготеет к центральным и восточным областям Украины — Полтавщине, Черкасчине, Киевщине. В России она встречается редко, преимущественно как след переселения украинских крестьян в XIX веке на Кубань, Дон и в Сибирь. Сословно носители фамилии в основном относились к казакам или государственным крестьянам; шляхетских или дворянских корней у неё нет.

Словообразовательная модель проста: корень «тилиг-» плюс суффикс «-енко». Ударение в фамилии, скорее всего, падает на второй слог: Тили́женко. Сравните с однокоренными украинскими фамилиями Тилига, Тилиженко, Тилигін — все они образованы от одного прозвища, но с разными суффиксами. В писцовых книгах и ревизских сказках эта фамилия не фиксируется, что неудивительно: массово фамилии на -енко появляются в документах только с конца XVIII века, а в метрических книгах XIX века Тилиженко уже встречаются регулярно.