Фамилия Жилченко — характерный пример украинской модели фамилии с суффиксом -енко, который в XVI–XVII веках обозначал «сын» или «потомок» (Жилченко — «сын Жилки»). Сама основа — Жилк(о) — скорее всего, прозвище или патроним, производный от слова «жила».

Здесь возможны два основных объяснения. Первое — прозвище по внешности или характеру: «жила» в старом русском и украинском языках означала не только кровеносный сосуд, но и «скупого, прижимистого человека» (отсюда и «жилиться» — скупиться, тянуть). Второе, более вероятное для украинской среды, — прозвище от «жила» в значении «сухожилие, крепкая связка», то есть человек жилистый, выносливый, работящий, которого не согнуть. Реже основой могло быть личное имя Жилка — вариант канонического Жила (уменьшительное от Жидимир или Жидислав, хотя эти имена сейчас почти забыты).

Суффикс -енко в XVII–XVIII веках был главным способом образования фамилий на Левобережной и Слободской Украине (территории современных Черниговской, Полтавской, Сумской, Харьковской областей). Поэтому Жилченко — фамилия с чёткой географической привязкой: её носители, скорее всего, происходят из этих регионов. В России она редка и встречается в основном как результат миграций XIX–XX веков.

Ударение в фамилии обычно падает на второй слог — Жилче́нко, хотя в украинском произношении возможен и вариант с ударением на первый слог (Жи́лченко) — как указание на исходное прозвище, а не на модель «сын».

Интересно, что у фамилии нет однозначных аналогов с другими суффиксами (например, Жилков или Жилин), что говорит о её локальном, «гнездовом» происхождении: она не разошлась широко по разным диалектам, а закрепилась в одном регионе в одной форме.