Фамилия Денисенок (встречается и вариант Денисёнок) построена по модели, которая сразу выдает её географическое происхождение. Суффикс -ёнок в восточнославянских фамилиях — характерный маркер Беларуси и Украины. В русской традиции патронимические фамилии чаще образовывались с помощью суффиксов -ов/-ев или -ин, а вот уменьшительно-патронимический суффикс -ёнок указывает на то, что перед нами прозвище сына или младшего домочадца: «Денисенок» — это буквально «маленький Денис» или «тот, кто принадлежит Денису».

В основе фамилии лежит имя Денис, народная форма канонического имени Дионисий. Имя это древнегреческое, восходит к имени бога Диониса — покровителя виноделия, плодородия и жизненных сил природы. Так что в переводе Денис означает «посвященный Дионису». На Руси имя было популярным благодаря христианским святым, среди которых, например, Дионисий Пергийский (Памфилийский). Согласно житию, этот святой был известен бескомпромиссной борьбой со злом, помогал больным и голодным, занимался погребением умерших, призывал к умеренности и молитвам, побуждал богатых к пожертвованиям и обучал монахов грамоте. Вряд ли предок носителя фамилии был назван в честь этого конкретного святого, но имя в целом было широко распространено во всех сословиях.

Сама форма Денисенок — не церковная, а бытовая, «домашняя». В документах начала XX века эта фамилия фиксируется преимущественно в Витебской области. Например, известны записи: Денисенок Иосиф Никитович (1906 года рождения, деревня Кобыленцы, белорус), Денисенок Кирилл Павлович (1874 года рождения, деревня Козлы) и Денисенок Константин Петрович (1912 года рождения, Литва). Эта география подтверждает белорусские корни модели на -ёнок. Факт упоминания фамилии в документах начала XX века говорит о том, что к тому времени она уже была наследственной, то есть закрепилась как родовая. Вероятно, основатель рода был человеком не самого низкого социального статуса — в крестьянской среде прозвища на -ёнок нередко давали не просто детям, а членам уважаемой семьи или хозяйства.