Фамилия Зильченко — один из тех случаев, когда очевидная славянская форма скрывает за собой корень совершенно другого происхождения. Это типичная украинская или южнорусская фамилия, построенная по продуктивной модели на -енко (указывает на «сына» или «потомка»), но её основа — не славянская, а еврейская.

В основе лежит мужское личное имя Зиль (или Зилль), которое является сокращённой формой от библейского имени Зельман (Цельман) или Израиль. На идише «Зиль» могло быть и самостоятельным прозвищем, означавшим «тихий», «спокойный» (от нем. still — тихий, хотя это скорее народная этимология). Таким образом, Зильченко буквально означает «сын Зиля» или «потомок того, кого звали Зиль».

Географически фамилия тяготеет к территории исторической Черниговщины, Полтавщины и юга Беларуси, где в XIX веке активно оседали еврейские общины, постепенно переходившие на русский или украинский язык и получавшие фамилии по местным моделям. Суффикс -енко в данном случае — не признак казацкого или крестьянского происхождения, а маркер культурной ассимиляции: носитель фамилии хотел, чтобы его фамилия звучала «по-местному», привычно для окружающих.

Встречается также вариант написания Зильченко с мягким знаком (Зильченко), что не меняет сути. Родственные фамилии того же корня — Зильберман, Зильберштейн, Зильберг — образованы от немецкого Silber (серебро), но Зильченко стоит особняком: здесь нет указания на ремесло или торговлю, только на имя предка.

Сословная принадлежность первых носителей — почти наверняка мещане или государственные крестьяне из числа евреев-земледельцев, которых в первой половине XIX века пытались переселять на юг империи. Дворянских корней у фамилии нет, как нет и связи с каким-либо знатным родом. Это фамилия, которая честно рассказывает о своём носителе: его предок носил имя Зиль, а потом его дети и внуки стали Зильченками, вписавшись в местную ономастическую традицию.