Фамилия Верлооченко — редкий пример украинской фамилии, образованной от прозвища, которое, скорее всего, связано с глаголом «верлувати» (в некоторых говорах — «ворочать», «поворачивать») или с чем-то «вертким», «подвижным». Основа — «Верлооч» или «Верлоок» — могла быть прозвищем человека с быстрым, «вертлявым» взглядом или того, кто постоянно «ворочал очами», то есть был беспокойным, подозрительным или хитрым. В украинской антропонимии такие прозвища, построенные на сочетании глагольного корня и части тела, встречаются, хотя и нечасто.

Суффикс «-енко» — типичный для украинских фамилий, указывающий на потомка (буквально «сын Верлооча»). Такая модель была особенно распространена в левобережной Украине, в казацкой среде, в XVII–XVIII веках. Со временем фамилия закрепилась за родом, а исходное прозвище, которое могло звучать насмешливо или характеризующе, стало фамильным именем.

Географически фамилия, вероятно, происходит из центральных или восточных областей Украины, где суффикс «-енко» доминирует, а диалектные формы глаголов с корнем «верл-» (от «вертіти», «вернути») были в ходу. Встречаются также варианты написания с одной «о» — «Верлоченко», что могло возникнуть из-за упрощения в устной речи или при записи в документах.

Поскольку фамилия редкая, её носители, скорее всего, происходят из одной локальной группы — возможно, из бывших казацких или крестьянских родов. В сословном отношении предки Верлооченко могли быть как реестровыми казаками, так и посполитыми (крестьянами), но прозвищная основа указывает на личностную черту, а не на профессию. Других версий, связывающих фамилию с географическим названием или именем, не обнаружено — корень «Верло-» не встречается в топонимике или в святцах, что делает прозвищное происхождение наиболее правдоподобным.