Фамилия Василенко — типичный пример украинской модели фамилий на -енко, которая в XVI–XVII веках закрепилась на землях Речи Посполитой и позже распространилась по всей Российской империи. Суффикс -енко в украинской ономастике выполнял роль отчества: он указывал на прямую связь с отцом, то есть «сын такого-то». Поэтому Василенко буквально означает «сын Василя».

В основе фамилии лежит просторечная форма Василь от крестильного имени Василий, которое пришло из греческого языка. Греческое basileus переводится как «царь» или «властитель», и в христианской традиции это имя получило особое значение благодаря Василию Великому (архиепископу Кесарии Каппадокийской). Этот святой, почитаемый и в православии, и в католичестве, считается автором литургии Василия Великого, а также ему приписывают изобретение иконостаса. Популярность этого имени среди славян была огромной, что и породило множество производных фамилий: Васильев, Васин, Васьков, а на украинских землях — Василенко.

Встречаемость фамилии в разных регионах подтверждают записи Книг памяти. Например, в Смоленской области упомянут Василенко Леонид Викторович (родился в 1899 году в Витебске), в Ставропольском крае — Василенко Леонтий Григорьевич (1884 года рождения, станица Нагутская), в Хабаровском крае — Василенко Матвей Гаврилович (1908 года рождения, Владивостокский округ). Эти разрозненные географические точки показывают, как фамилия расселялась вместе с носителями в ходе миграций XIX–XX веков.

Среди известных носителей — Сергей Никифорович Василенко (1872–1956), композитор, дирижёр и педагог, более 40 лет преподававший в Московской консерватории и получивший звание народного артиста РСФСР. Его пример — одно из свидетельств того, что фамилия, восходящая к простому именованию «сын Василя», со временем может принадлежать людям самых разных профессий и социальных слоёв.