Фамилия Воткаленко образована от прозвища Воткало. В основе прозвища лежит диалектное слово «воткало» — так называли человека, который вставлял в ткань нитку, узор или полосу во время ткачества. Исходя из этого, прозвище Воткало мог получить прядильщик или ткач. Прядение и ткачество с древних времен составляли исконное занятие преимущественно женского населения, поэтому прозвище могло относиться к женщине-ткачихе, но в мужском роде закрепилось за мастером этого ремесла.

Суффикс -енко в фамилии Воткаленко — типичный украинский или южнорусский патронимический показатель, означающий «сын» или «потомок». Таким образом, Воткаленко буквально понималось как «сын Воткало». Со временем прозвище Воткало, изначально присоединенное к наследственному имени, полностью заменило его как в повседневной жизни, так и в официальных документах, а через поколение закрепилось в форме фамилии.

Особенность этой фамилии — редкая основа. В отличие от распространенных «ткацких» фамилий вроде Ткаченко или Ткачев, образованных от общеупотребительного «ткач», Воткаленко восходит к узкому диалектному слову «воткало», которое фиксируется в говорах западных и южных областей России и Украины. Это указывает на возможное происхождение рода из регионов, где сохранялась местная лексика ремесленников.

В ономастических трудах, в частности в работах Б. Унбегауна, отмечается, что фамилии на -енко массово формировались в XVI–XVII веках в среде казачества и крестьянства. Воткаленко, вероятно, относится к этому же пласту: предок был мастером-ткачом, а его потомки получили фамилию по ремеслу, которое кормило семью. Никаких документальных свидетельств о дворянском происхождении или принадлежности к известным родам для этой фамилии не обнаружено — это народная, профессиональная фамилия, каких большинство в восточнославянском ономастиконе.