Фамилия Цымболенко — яркий пример украинской модели фамилии с суффиксом -енко, который в XVI–XVIII веках активно использовался для обозначения потомка по мужской линии: Цымболенко — «сын Цымбола» или «потомок Цымбола». В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, которые часто закрепляли за крестьянами после отмены крепостного права, украинские фамилии на -енко массово сложились раньше, в среде казачества и мещанства, и передавались как родовое имя без дополнительных изменений.

Основа фамилии — прозвище Цымбол. Его корень уходит в диалектное украинское слово «цимбал» — музыкальный инструмент, родственник гуслей. Прозвище Цымбол мог получить музыкант, игравший на цимбалах, или человек с громким, звенящим голосом (по сходству со звучанием инструмента). В некоторых говорах «цимбалить» означало «болтать без умолку» или «пустословить», так что прозвище могло закрепиться за говорливым человеком. Вторая версия, менее вероятная, связывает основу с диалектным «цимба» — «толстяк», но звуковой переход здесь неочевиден.

Фамилия географически привязана к центральным и восточным областям Украины: Черкасской, Полтавской, Киевской. Встречаются варианты написания — Цимбаленко и Цымбаленко, где вторая «о» заменяется на «а» под влиянием акающих говоров или при русификации. Форма Цымболенко с буквой «ы» после «ц» — результат адаптации фамилии в русской письменности: в украинском языке на этом месте стоит «и» (Цимболенко). Такое написание — маркер того, что фамилия прошла через документы XIX века, где писарь передавал украинское произношение по правилам русского правописания.

Социальный контекст: носители фамилии Цымболенко в ревизских сказках и метрических книгах чаще всего числились казаками или государственными крестьянами. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — это однозначно фамилия простонародная, что подтверждается отсутствием в родословных книгах. В современной Украине фамилия редкая, её носителей можно встретить в основном в сёлах Черкасской области, что указывает на локальное происхождение от одного родового гнезда.