Фамилия Цереленко — редкая и звучит по-южному. Её основа и суффикс почти не оставляют сомнений в происхождении: это украинская фамилия, образованная по продуктивной модели с суффиксом -енко. В украинской ономастике суффикс -енко означает «сын» или «потомок», то есть Цереленко — буквально «сын Церела» (или Цереля). Такой тип фамилий массово формировался на Левобережной Украине, в частности на Полтавщине и Черниговщине, в XVI–XVII веках.

Куда сложнее с корнем. В украинском языке слово «церел» не встречается ни в литературном, ни в диалектном словаре. Наиболее вероятная версия — прозвище Церел произошло от глагола «церелити» (или «церелитися»), который в некоторых говорах означал «жеманничать», «капризничать», «привередничать». Человека могли так прозвать за манерность, обидчивость или излишнюю требовательность. Это не грубое прозвище, а скорее бытовая характеристика.

Вторая, менее вероятная версия — связь с польским словом «cerele» (от лат. cerealis — «хлебный»). В таком случае Цереленко мог быть потомком земледельца или мельника. Но для украинской среды такая основа чужеродна, и эта гипотеза слабая: если бы корень был польским, фамилия скорее выглядела бы как Церелевский или Церельский.

Наконец, нельзя исключать, что Цереленко — это искажённая форма фамилии Церетеленко, связанной с грузинской фамилией Церетели. В XIX веке на юге Российской империи, особенно в Запорожье и на Кубани, фамилии нередко русифицировали и «украинизировали» на слух. Если предок носителя был выходцем с Кавказа или имел грузинские корни, фамилия могла измениться до неузнаваемости.

География фамилии сегодня — преимущественно Украина и юг России. Встречается она редко, поэтому её носители, скорее всего, связаны общим предком, получившим прозвище Церел в одном из сёл центральной или восточной Украины. Сословной принадлежности предков по фамилии не определить: -енко носили и казаки, и крестьяне, и мещане.