Фамилия Матренчук — яркий пример украинской модели фамилий на -чук. Этот суффикс в украинской ономастике выполнял роль уменьшительного и одновременно патронимического (то есть указывал на сына или потомка). Если Матрен — это человек по имени Матрона, то Матренчук буквально означал «маленький Матрона» или, что точнее, «сын Матроны». Формант -чук особенно распространён на западе и в центре Украины, в меньшей степени — на востоке и юге.

В основе лежит женское имя Матрона (в народной форме Матрёна). Имя древнеримского происхождения, от латинского «matrona» — «замужняя женщина», «мать семейства», «почтенная госпожа». В крестьянской среде дореволюционной России и Украины имя было одним из самых ходовых, поэтому фамилий, образованных от него, много: Матрёнин, Матрёнов, Матрёнкин, Матренко, Матренюк. Матренчук стоит в этом ряду особняком — суффикс -чук указывает на прямую связь с конкретным человеком, чаще всего с матерью-вдовой или с женщиной, чьё имя стало родовым прозвищем.

Необычность фамилии в том, что она произведена от женского имени, а не от мужского. В патриархальном обществе это случалось реже и обычно означало, что основатель рода был сыном одинокой матери (вдовы или незамужней женщины), которую в округе знали как Матрону. Либо же имя матери перешло на потомков из-за её авторитета или хозяйственной роли в семье. Таким образом, первый носитель фамилии Матренчук — это, скорее всего, человек, которого в деревне называли «Матренчин сын», а со временем прозвище закрепилось за всем родом.

Географически фамилия тяготеет к западным областям Украины — Волыни, Подолью, Галиции. В России она встречается реже, в основном в смешанных с украинцами регионах или у потомков переселенцев конца XIX — начала XX века. Встречаются варианты написания: Матринчук, Матренюк — они отражают местные диалектные особенности произношения имени Матрёна.