Фамилия Виленко — это типичный пример украинской или белорусской модели образования фамилий с суффиксом -енко, который означает «маленький», «сын» или «потомок». Проще говоря, Виленко — это «сын Вили» или «потомок человека по прозвищу Виля». Спор о происхождении самого прозвища Виля сводится к двум основным версиям, и одна из них заметно правдоподобнее другой.

Самая вероятная основа — глагол «вилять». Прозвище Виля могли дать человеку с характерной, «вихляющей» походкой или тому, кто был изворотлив в делах и разговорах, не держал прямого слова. Вторая, более бытовая версия, связывает прозвище со словом «вилы» — в переносном смысле так могли называть долговязого человека («ноги, как вилы») или, наоборот, крестьянина, чья работа была неразлучна с этим орудием труда.

Существует и третья, менее убедительная гипотеза, которая выводит фамилию от названия города Вильно (историческое славянское имя Вильнюса). Согласно этой версии, предок мог быть выходцем из этого города. Название города, в свою очередь, происходит от реки Вильня (литов. Vilnelė). Однако эта версия слабее: фамилии на -енко в массе своей образовывались от личных имён и прозвищ, а не от названий городов. Если бы предок был «виленским», фамилия скорее звучала бы как Виленский или Вильнер. Поэтому привязка к прозвищу Виля, образованному от действия или внешности, выглядит для фамилии Виленко гораздо естественнее.