Фамилия Трофиленко — характерный пример украинской модели фамилий на -енко. Этот суффикс, который в XVII–XVIII веках распространился по всей территории современной Украины, первоначально означал отчество или указание на принадлежность: «Трофиленко» буквально значило «сын Трофима» или «маленький Трофим». Со временем такие формы закрепились как наследственные фамилии, причем на Левобережье и в Слобожанщине они встречались особенно часто.

Основа фамилии — каноническое мужское имя Трофим (от греческого τροφή — «питомец», «вскормленник» или «кормилец»). В православных святцах это имя носил апостол от семидесяти, Трофим из Эфеса. На Руси имя было распространенным, особенно в крестьянской и казачьей среде, поэтому и фамилий от него образовалось много: Трофимов, Трофимчук, Трофименко, Трофимкин. Трофиленко стоит в этом ряду особняком из-за своего суффикса: -енко в украинской традиции часто присоединялся к основам на твердый согласный, но здесь мы видим вариант с вставным «л», что характерно для некоторых южнорусских и украинских говоров (сравните: Иващенко и Иванченко, Тимофеенко и Тимофенко). Чередование «м» — «л» — не ошибка, а живой диалектный процесс: в устной речи «Трофименко» могло упроститься или, наоборот, усложниться за счет плавного звука, который делал произношение более легким.

С географией фамилии всё прозрачно: по данным переписей XIX — начала XX века, Трофиленко концентрировались в Полтавской, Черниговской, Харьковской губерниях, а также в Екатеринославщине и на Кубани, куда переселялись запорожские и малороссийские казаки. Сословно носители фамилии в основном были государственными крестьянами или казаками — дворянских родов с такой фамилией практически нет, потому что суффикс -енко считался «мужицким» и в официальное дворянское родословие попадал редко.

Если искать однокоренные фамилии, то Трофиленко ближе всего к Трофименко (с тем же суффиксом, но без вставного «л») и к Трофиленкову — русифицированной форме, где к украинскому суффиксу добавили русский -ов. Такая двойная обработка встречалась при записи фамилий в великорусских губерниях.

Что касается известных носителей, то в открытых источниках фамилия не слишком раскручена: это не фамилия знаменитых писателей или полководцев. Но в советское время встречались инженеры, врачи и военные с этой фамилией, например, Трофиленко Григорий Павлович — участник Великой Отечественной войны, кавалер орденов. Однако без точных ссылок на документы любые утверждения о «знаменитых» Трофиленко стоит проверять по базам данных Министерства обороны или генеалогическим форумам.