Фамилия Каменюков образована по модели, которая сразу выдаёт её восточнославянское происхождение. Суффикс -юков указывает на то, что в основе лежит прозвище или мирское имя, оканчивающееся на -юк. Это характерно для украинской и белорусской ономастики: фамилии на -юк, -ук (Каменюк, Каменюков) массово возникали в этих землях, а затем, при переходе в великорусскую традицию, к основе могли добавлять патронимический суффикс -ов, чтобы адаптировать фамилию к привычной русской форме. То есть Каменюков — это русифицированный вариант фамилии Каменюк, где -юк — уменьшительный или принадлежащий суффикс, а -ов — указание на родство («сын Каменюка»).

Корень «камен-» прозрачен: он связан со словом «камень». В славянской антропонимии прозвища, образованные от названий твёрдых предметов, давали людям с соответствующим характером или внешностью. Каменюком могли прозвать человека крепкого, несгибаемого, «твёрдого как камень». Вторая версия — профессиональная: предок мог заниматься добычей или обработкой камня, быть каменотёсом или строителем. В пользу этого говорит и то, что на Украине и в южнорусских областях фамилии с корнем «камен-» (Каменев, Каменский, Каменюк) часто встречаются в среде ремесленников и крестьян, работавших с камнем.

Географически фамилия Каменюков тяготеет к западнорусским и украинским регионам. В переписях XIX века носители этой фамилии фиксировались в Подольской, Волынской и Киевской губерниях. В современной России она редка, но встречается в Белгородской, Курской и Воронежской областях — там, куда переселялись крестьяне с Украины.

Словообразовательная модель интересна ещё и тем, что суффикс -юк в украинской традиции часто имел значение «маленький» или «сын» (ср. Дмитро — Дмитрюк, Пётр — Петрюк). Таким образом, Каменюк могло быть не прозвищем, а отчеством: «сын Каменя», где Камень — личное имя или прозвище отца. В древнерусских документах действительно встречаются люди с нецерковным именем Камень — например, в новгородских берестяных грамотах XII века.

Другие версии, связывающие фамилию с тюркским словом «камень» (таш) или с географическими названиями вроде Каменюки (деревня в Брестской области), менее убедительны, так как не объясняют ни суффиксальный строй, ни ареал распространения. Фамилия Каменюков — типичный пример того, как украинская основа получила русское патронимическое оформление, сохранив при этом связь с ремеслом или характером предка.