Фамилия Пахоменок — редкий случай, когда суффикс сразу выдаёт географию происхождения. Окончание -ёнок (или -онок) типично для восточно-белорусских и западно-русских (смоленских, брянских) фамилий, образованных по модели «сын такого-то». Если в центральной России говорили «Пахомов», то на этих землях — «Пахоменок», то есть «маленький Пахом» или «сын Пахома». Такая модель была особенно живуча в XIX веке среди крестьян и мещан, где фамилии ещё не устоялись, а прозвище по отцу передавалось буквально.

Основа фамилии — каноническое имя Пахом (от греческого Пахомий, «широкоплечий»). Имя было популярно в крестьянской среде, особенно в южнорусских и белорусских губерниях, где его носили без особых изменений. Таким образом, первый Пахоменок — это, скорее всего, сын крестьянина или ремесленника по имени Пахом, которого в документах или в быту записали именно с уменьшительно-патронимическим суффиксом.

Интересная деталь: в отличие от фамилий на -ов/-ев, которые часто закреплялись за целым родом, форма на -ёнок могла менять окончание при смене поколения. Если у Пахоменка рождался сын, его могли назвать уже Пахоменковым, а внука — снова Пахоменком. Но к концу XIX века, при массовой паспортизации, большинство таких фамилий застыли в исходном виде. Поэтому Пахоменок — не столько указание на предка, сколько срез живой народной традиции именования, которая сохранилась в глубинке.

Встречается фамилия сегодня в основном в Беларуси (особенно в Витебской и Могилёвской областях), а также в приграничных районах России — Смоленщине, Брянщине. В других регионах она редка и почти всегда указывает на миграцию оттуда. Других версий происхождения — от прозвища Пахом (например, за медлительность или полноту) — ономастика не поддерживает: имя здесь первично, прозвище вторично.