Фамилия Вачиленкова — редкий случай, когда суффикс -енков указывает не на украинское или белорусское происхождение, а на севернорусскую модель образования. В центральных и южных регионах такие фамилии обычно закреплялись в форме Вачиленко, но окончание -а выдает женский вариант (Вачиленкова — от мужского Вачиленков), а сам суффикс -енков типичен для фамилий, возникших в бывших новгородских землях, на Вятке или в Поморье. Там патронимы на -енков и -онков активно вытесняли стандартные -ов/-ев, особенно в XVI–XVII веках.

Основа фамилии — прозвище или мирское имя Вачило. Оно образовано от глагола «вачить» — в северных говорах это значило «глядеть», «смотреть», «высматривать». Вачилой могли назвать зоркого человека, сторожа, наблюдателя или того, кто имел привычку подолгу всматриваться вдаль. В некоторых диалектах «вачить» имело оттенок «следить с подозрением», так что прозвище могло закрепиться и за недоверчивым, осторожным человеком. Суффикс -л- в основе типичен для прозвищ по действию (ср. «зубрила», «громила»), а -енков — уже вторая ступень, добавленная к отчеству: сын Вачилы становился Вачиленковым.

Вторая, менее вероятная версия связывает фамилию с личным именем Вачил — сокращенной формой от Вачеслав (древнерусский вариант имени Вячеслав). Но в этом случае фамилия скорее приняла бы форму Вачилов или Вачилин, а суффикс -енков плохо сочетается с полными христианскими именами. Поэтому версия с прозвищем убедительнее.

По сословной принадлежности Вачиленковы, скорее всего, относились к государственным крестьянам или посадским людям. Фамилии на -енков редко встречались у дворян: они формировались в среде, где человека называли по отцу, а не по родовому прозванию. В метрических книгах XIX века носителей фамилии стоит искать в Вологодской, Архангельской или Вятской губерниях — именно там сохранилась эта словообразовательная модель.

На письме фамилия могла варьироваться: в документах встречаются формы Вачиленков (мужской род) и Вачиленкова (женский). Ударение, судя по произносительной норме, падает на второй слог — Вачи́ленкова, хотя в некоторых говорах возможно смещение на третий.