Фамилия Насенюк — яркий пример восточнославянской модели фамилий на -юк, характерной прежде всего для украинского и белорусского ареала. Суффикс -юк (как и -ук, -чук) в этих языках выполнял функцию патронимического показателя, то есть указывал на происхождение по отцу: буквально «сын такого-то» или «потомок такого-то». В основе фамилии лежит личное имя Насен (или Нась), которое является производной формой от канонического имени Афанасий. Это имя греческого происхождения, означающее «бессмертный», в народной речи на Руси и в Украине дало множество сокращённых и обиходных вариантов: Афоня, Фоня, Опанас, Панас, а также Насен, Нась, Насик. Таким образом, Насенюк — это «сын Насеня», то есть сын человека, которого в быту звали Насен (уменьшительное от Афанасия).

Географически фамилия Насенюк тяготеет к западным и центральным областям Украины, особенно к Волыни, Подолью и Полесью. В этих регионах модель на -юк является одной из самых распространённых, в отличие от восточноукраинских и южноукраинских земель, где чаще встречаются фамилии на -енко. Встречается Насенюк и в смежных районах Беларуси, а также среди потомков переселенцев в Сибири и на Дальнем Востоке, куда украинские крестьяне активно мигрировали в конце XIX — начале XX века.

Сословно носители фамилии, скорее всего, относились к крестьянству или казачеству. Фамилии на -юк в массе своей сложились в среде простого люда, у которого долгое время не было родовых прозвищ, и лишь в XVII–XIX веках, при введении ревизских сказок и паспортной системы, закрепились как наследственные. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, хотя отдельные представители могли выбиться в мещанство или духовенство.

Интересная деталь: в некоторых говорах украинского языка имя Насен могло быть и самостоятельным прозвищем, образованным от слова «насіння» — семена. В этом случае прозвище мог получить крестьянин, занимавшийся посевом, торговлей семенами или просто имевший много детей («семя» в переносном смысле). Однако эта версия менее вероятна: патронимический суффикс -юк прямо указывает на производное от личного имени, а не от нарицательного слова.

Написание фамилии устойчивое, через букву «е» в первом слоге. Варианты с «и» (Насинюк) встречаются реже и обычно отражают местное акающее произношение. В русских документах фамилию могли записывать с окончанием -ов (Насенюков), но это искусственная русификация, не прижившаяся в среде самих носителей.