Фамилия Железко образована от прозвища Железо. В основе — нарицательное «железо», то есть твердый ковкий металл серебристого цвета. Прозвище Железо могли дать человеку с несгибаемым, твердым характером, крепкого телосложения или того, кто работал с металлом. В русских говорах слово «железко» означало также небольшой кусок железа или железный предмет, что могло указывать на конкретное ремесло — кузнечное или слесарное дело.

Фамилия образована по характерной для украинских, белорусских и южнорусских земель модели: к основе Желез- добавили уменьшительный суффикс -к-, а затем окончание -о. Такая словообразовательная схема типична для прозвищ, которые закрепились как фамилии без дополнительных патронимических суффиксов (-ов, -ев, -ин). В отличие от великорусских фамилий вроде Железнов, форма Железко напрямую передает исходное прозвище, минуя отчество.

Встречается фамилия преимущественно на западе и юге России, а также в Беларуси и Украине. Поскольку в основе лежит конкретное прозвище, а не церковное имя, Железко — типичная «мирская» фамилия, возникшая в среде крестьян и ремесленников. Родственные фамилии — Железняк, Железнов, Железин — различаются только суффиксами, но восходят к тому же корню.