Фамилия Зелени — редкий пример, когда окончание -и не является типичным русским фамильным суффиксом (как в Зеленины), а стоит на месте. Скорее всего, перед нами застывшая форма родительного или предложного падежа, что характерно для украинских и белорусских фамилий (сравните: Зеленый — Зеленого, но в разговорной речи могло закрепиться как Зелени). Или же это вариант фамилии Зеленя, где конечное -и — результат адаптации через украинское произношение.

Основа фамилии прозрачна: от прилагательного «зелёный». В славянской традиции прозвище Зеленя (или Зелёный) давали по цвету — либо человеку с зелеными глазами, либо тому, кто постоянно носил одежду этого цвета. Но есть и вторая, более конкретная версия: на юге России и Украине «зеленем» называли недозрелый плод или молодой лес. Прозвище мог получить крестьянин, живший у леса, или тот, кто торговал зеленью — овощами и травами.

Географически фамилия тяготеет к западнорусским и украинским землям. В дореволюционных метриках Зелени встречаются в Черниговской и Полтавской губерниях — регионах, где фамилии на -и (без наращения -н) были нормой. В современной России она редка и часто путается с более распространенной Зеленин.

По словообразовательной модели фамилия стоит особняком: если бы её давали в центральной России, она звучала бы как Зеленин (чьи? — Зеленины). Отсутствие суффикса -ин указывает на то, что предок носителя не был «зеленым» в прямом смысле, а имел прозвище Зеленя — и фамилию записали в родительном падеже: «сын Зелени». Это типично для украинской канцелярской традиции XVIII–XIX веков.