Фамилия Трубиленко звучит нарочито украински, и первое, что бросается в глаза — суффикс -енко. В ономастике это классический «патронимический» формант, характерный для центральных и левобережных областей Украины. Он означает «маленький» или «сын»: Трубиленко — это буквально «маленький Трубило» или «сын Трубилы». Основа фамилии — прозвище Трубило, которое, в свою очередь, образовано от глагола «трубить».

В русских и украинских говорах слово «трубило» имело два основных значения. Первое — прямое: человек, который трубит в рог или трубу, то есть музыкант-дударь, трубач. Второе — переносное, ироничное: так могли назвать крикуна, горлана, того, кто любит громко говорить или разносить новости (отсюда же «трубить на весь мир»). Скорее всего, прозвище закрепилось за человеком с громким голосом или за тем, кто профессионально играл на духовом инструменте, например, в казачьем войске или на ярмарке.

Модель образования «основа глагола + суффикс -ло» (как в словах «зубрило», «молотило», «черпало») даёт имя деятеля. Такие прозвища были распространены в среде ремесленников и крестьян. Суффикс -енко, добавившийся к «Трубило», указывает на то, что фамилия окончательно сформировалась в XVI–XVII веках, когда эта модель стала доминирующей в украинской антропонимии. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, где ударение часто падает на суффикс (Трубилов), в фамилии Трубиленко ударение, вероятно, приходится на второй слог: Труби́ленко.

Встречаются и однокоренные фамилии: Трубило (без суффикса, как исходное прозвище), Трубников (русский аналог по профессии), Трубач (прямое указание на занятие). Трубиленко — более поздняя, «сыновья» форма, которая закрепилась как фамилия и перестала меняться. Географически фамилия тяготеет к Полтавщине и Черкащине, где фамилии на -енко особенно частотны. Дворянского происхождения у неё нет: это типичная крестьянская или казацкая фамилия, образованная от бытового прозвища.