Фамилия Антанёнок образована по редкой для восточнославянской традиции модели с суффиксом -ёнок. Этот суффикс в белорусском языке (и отчасти в западнорусских говорах) указывал на потомка, младшего члена семьи: «чей-то сын», «чей-то внук». Если фамилия на -ов значит «принадлежащий», то на -ёнок — «сын такого-то». Антанёнок, таким образом, означает «сын Антана» или «потомок Антана».

Основа Антан — это народная западнорусская или белорусская форма крестильного имени Антон (от римского Antonius). В белорусском языке имя Антон нередко звучало как Антан, с ударением на первый слог. Соответственно, Антанёнок — это буквально «Антонович», но не с книжным патронимическим суффиксом -ович, а с исконно народным -ёнок, который в XVI–XVIII веках закреплялся как наследственная фамилия.

Географически фамилия тяготеет к северо-западу современной Беларуси, особенно к Витебщине и Минщине, где суффикс -ёнок встречается чаще всего. В России такая модель тоже есть, но обычно в областях, граничащих с Беларусью (Смоленщина, Псковщина). В польской ономастике встречается похожая фамилия Antanionek, но с иным суффиксом.

Стоит отметить, что фамилия Антанёнок — не единственная в этом гнезде. Существуют однокоренные Антанович, Антанов, Антаневич. Все они восходят к одному имени, но различаются по территории и времени закрепления. Антанёнок — самая «младшая» по форме, она сохранила архаичный оттенок указания на прямого потомка, а не на главу рода.

В сословном отношении носители фамилии, скорее всего, были крестьянами или мещанами. Фамилии на -ёнок редко встречаются у дворянства, которое предпочитало польские модели на -ович или -ский. Первые письменные упоминания Антанёнков, вероятно, относятся к ревизским сказкам и метрическим книгам XIX века, но точных дат по этой конкретной фамилии в открытых источниках нет.