Фамилия Антонёнок — это классический пример «патронимической» модели, то есть фамилии, образованной от личного имени отца. Её основа — имя Антон, которое в русской традиции является сокращённой формой канонического церковного имени Антоний. Происхождение этого имени спорно: по одной из версий, оно восходит к греческому «антео» — «вступать в бой, состязаться», что даёт значение «противоборствующий» или «цветущий» (от «антос» — цветок). В любом случае, имя было широко распространено на Руси после крещения, особенно в среде духовенства и знати.

Ключевая особенность фамилии — суффикс -ёнок. В русской ономастике он характерен для западнорусских и белорусских земель (в отличие от великорусских -ов/-ев или -ин). Этот суффикс указывает на «малого» или «сына»: Антонёнок буквально значит «маленький Антон» или «сын Антона». Такая модель образования фамилий была особенно популярна в XVI–XVII веках среди крестьян и мещан, где отчество на -ёнок закреплялось за младшим поколением рода.

Вероятно, основатель рода Антонёнок был человеком не самого низкого сословия — возможно, зажиточным крестьянином, ремесленником или казаком, так как фамилии с таким суффиксом часто фиксировались у тех, кто имел право на наследуемое прозвание, а не просто уличное прозвище. Географически фамилия тяготеет к Витебской, Минской и Смоленской областям, а также к восточной Польше.

Сравните с однокоренными фамилиями: Антонов (типично великорусская форма), Антонович (польско-украинская шляхетская) и Антончик (ещё один вариант с уменьшительным суффиксом). Антонёнок стоит особняком — это «сыновья» форма, которая со временем перестала быть отчеством и закрепилась как фамилия.