Фамилия Келенчук звучит на южнорусский или украинский лад и почти наверняка имеет прозвищное происхождение. Суффикс -ук/-чук типичен для западноукраинских и белорусских земель, где он указывал на сына или ученика: Келенчук — это «маленький Келен» или «сын Келена». Основа же «Келен» — нецерковное имя или прозвище, которое могло произойти от украинского «келеп» (дубина, палица) или от «келех» (кубок, чаша). В первом случае прозвище Келен дали крепкому, грубоватому человеку, во втором — любителю выпить или, напротив, тому, кто делал или продавал кубки.

Вторая версия — географическая. Фамилия могла возникнуть от названия населённого пункта вроде Келен, Келены, Келеновка. Такие топонимы встречаются в западных областях Украины, особенно на Волыни и Подолье. Тогда Келенчук — человек, выходец из тех мест, чьи потомки закрепили за собой указание на родину.

Суффикс -чук, а не -ук, говорит о том, что фамилия сложилась в говорах, где смягчение согласного перед -ук стало нормой. Это сближает её с такими фамилиями, как Ковальчук, Шевчук, Мельничук. Сословно Келенчуки, скорее всего, были крестьянами или мещанами — дворянские фамилии с таким суффиксом в этой части империи редки.

Встречается фамилия в современных записях преимущественно в Хмельницкой, Винницкой и Житомирской областях Украины, а также среди потомков переселенцев в Сибири и на Дальнем Востоке. В русском языке ударение, скорее всего, падает на последний слог — Келенчу́к, хотя в украинской традиции возможен вариант Келе́нчук. Известных носителей, вошедших в энциклопедии или справочники, нет — фамилия осталась в кругу частных семейных историй.