Фамилия Кобренюк образована по типичной для западноукраинских земель модели: суффикс -юк указывает на принадлежность («чей?») и часто закреплялся за потомком человека, которого звали Кобрен или Кобреня. Сама основа фамилии — прозвище Кобренюк, и его происхождение неоднозначно, но можно выделить несколько версий, от наиболее вероятной до редкой.

Самое прямое объяснение ведёт к глаголу «кобрить», который в южнорусских и украинских говорах означал «прятать, копить», а также «жить нелюдимо, домоседом». Значит, Кобренюком могли прозвать человека бережливого, озабоченного приумножением своего добра, либо, напротив, того, кто отличался необщительностью и сидел дома. Оба оттенка — копить и прятаться — не противоречат друг другу: скупой и скрытный человек в деревне получал такое прозвище легко.

Вторая версия связывает прозвище с родом занятий. В русских говорах есть слово «кобрица» — так называли скобяной товар: крюки, засовы, дверные петли. Если предок Кобренюков торговал железной мелочью или сам ковал скобы и замки, прозвище могло закрепиться за ним, а затем перейти в фамилию. Это правдоподобно, потому что ремесленные прозвища часто становились фамилиями на -юк.

Наименее вероятна версия, связывающая фамилию со словом «кобра» в значении «горсть, то, что можно загрести в две ладони». В этом случае прозвище Кобренюк дали бы невысокому, худощавому человеку — «с кобру» ростом. Но эта гипотеза слабая: основа «кобр-» в антропонимии встречается реже, чем глагольные и ремесленные корни, и нет устойчивой традиции называть людей «коброй» за рост.

Географически фамилия Кобренюк тяготеет к западным регионам Украины, особенно к Волыни и Подолью. Суффикс -юк там — один из главных фамильных показателей, как, например, -енко на востоке. В России фамилия встречается редко, чаще всего у потомков переселенцев с Украины.

Словообразовательная цепочка проста: прозвище Кобрен или Кобреня → притяжательное прилагательное Кобренюк («сын Кобреня»). Первоначально так называли не самого носителя прозвища, а его детей или домочадцев, и лишь потом фамилия закрепилась за родом.

Сословных данных по Кобренюкам нет, но модель на -юк в XIX веке была распространена как среди крестьян, так и среди казаков. Если предки жили на Волыни, скорее всего, это были крестьяне или мещане; если в Подолье — возможно, казаки.

Известных носителей фамилии, оставивших заметный след в истории, не зафиксировано, что типично для фамилий, возникших в крестьянской среде и не успевших попасть в дворянские родословные книги.