Фамилия Трейко — редкий пример, где географическое происхождение прослеживается почти наверняка, а вот корень слова остаётся загадкой. Судя по финали «-ко», это типичная украинская или южнорусская модель: суффикс -к- и окончание -о указывают на прозвище, которое дали человеку. В украинской ономастике такие фамилии образуются от глаголов, существительных или прилагательных, причём часто — с оттенком иронии или уменьшительности.

Самая вероятная версия ведёт к глаголу «трейкати» — в юго-западных говорах Украины это означало «трещать», «болтать без умолку», «тараторить». Тогда Трейко — прозвище говорливого человека, болтуна. Филолог Ю. К. Редько в своём словаре украинских фамилий упоминает подобные основы: «трейкати» и «трейнути» (ударить, стукнуть), так что возможен и второй смысл — «тот, кто стучит, гремит» (например, плотник или кузнец). Обе версии укладываются в бытовую логику прозвищ: ремесло или характер.

Менее вероятна, но не исключена связь с личным именем Андрей через диалектное «Трей» (усечённая форма). В украинских говорах Андрей мог звучать как «Ондрiй», а в быстрой речи — «Трей». Тогда Трейко — это «маленький Андрей» или «сын Андрея». Однако эта гипотеза слабее: для отчества по такой модели чаще использовали суффикс -енко (Треенко), а не -ко напрямую.

Фамилия почти не встречается за пределами Украины и прилегающих областей России. В дореволюционных переписях Трейко фиксировали в Полтавской и Черниговской губерниях — на территории бывшей Гетманщины. Никаких дворянских родов с этой фамилией не известно: носители были крестьянами или казаками. В советское время фамилия осталась локальной и не получила широкого распространения.