Фамилия Волыченко, как и многие украинские фамилии на -енко, построена по модели, которая в XVII–XVIII веках была одной из самых продуктивных. Суффикс -енко в буквальном смысле означал «сын» или «потомок», так что Волыченко — это «сын Волыка». Исходное прозвище Волык, в свою очередь, образовано от слова «вол» (кастрированный бык, используемый как тягловая сила). В украинском языке суффикс -ык часто придаёт слову уменьшительно-ласкательный или пренебрежительный оттенок, но в прозвищах он скорее указывал на сходство с животным по характеру или работе.

Прозвище Волык могли дать человеку медлительному, упрямому, физически сильному или же тому, кто пас волов или работал с ними в поле. В среде крестьян и казаков прозвища, отсылающие к домашним животным, были обычным делом. Интересно, что в украинской ономастике встречается и прямая фамилия Вол, и многочисленные производные: Воловик, Волик, Воленко, Волыченко. Последняя отличается именно суффиксом -ык, который характерен для центральных и западных регионов Украины.

Географически фамилия Волыченко чаще всего встречается в Черкасской, Полтавской и Киевской областях — это историческая территория, где фамилии на -енко распространились особенно широко. В России фамилия редкая, её носители — потомки переселенцев с Украины, часто из числа казаков или крестьян, переселявшихся на Кубань и в южные губернии в XIX веке.

Есть и альтернативная версия, менее правдоподобная: связь с названием исторической области Волынь. Но в таком случае фамилия скорее звучала бы как Волынченко или Волынец, а суффикс -ык в этом контексте нелогичен. Поэтому происхождение от прозвища Волык — основная и наиболее обоснованная гипотеза, которую поддерживает и словообразовательная модель, и региональное распространение.

Таким образом, предки носителей фамилии Волыченко, скорее всего, были крестьянами или казаками, чьё прозвище отражало либо их работу с волом, либо внешнюю или поведенческую черту, которую окружающие связывали с этим животным.