Фамилия Пантеленчук — яркий пример украинской модели образования фамилий. Суффикс -чук указывает на происхождение с территории Правобережной Украины, Волыни или Подолья. Он означает «сын» или «ученик» (аналогично русскому -ович или белорусскому -ёнок). Если есть Пантеленко, то Пантеленчук — это «маленький Пантелен» или «сын Пантелена». Но основа здесь не фамилия, а имя.

В основе лежит каноническое крестильное имя Пантелеймон (от греческого «всемилостивый», «пан» — весь, «элеос» — милость). В народной речи имя сокращали, упрощали до форм Пантелей, Пантелейко, Пантелен. От этой короткой формы и пошла фамилия: Пантелен + чук. То есть предок носителя фамилии был сыном человека по имени Пантелен (или Пантелей). Это типичная патронимическая фамилия, каких в украинской ономастике большинство.

География фамилии сегодня сосредоточена в западных и центральных областях Украины: Волынская, Ровенская, Хмельницкая, Житомирская области. В России фамилия встречается редко, в основном среди потомков переселенцев с Украины. Интересно, что в русской среде фамилию могли записать с окончанием -ов (Пантеленчуков), но в украинской традиции она сохранилась без дополнительного суффикса.

С социальной точки зрения, Пантеленчуки — это потомки крестьян или казаков. Фамилии на -чук в XIX веке были массово распространены среди сельского населения, не имевшего наследственных дворянских родов. Никакого особого сословного статуса эта фамилия не несёт, что типично для украинских патронимов. Святой Пантелеймон почитается как целитель, но связь фамилии с профессиональным прозвищем врача маловероятна — имя было слишком популярным, чтобы за ним закрепилось ремесленное значение.