Фамилия Павленчак построена по характерной для западных и юго-западных регионов модели: к основе на -ен- добавляется уменьшительный суффикс -чак. Если «Павленко» — это просто «сын Павла», то «Павленчак» — это уже «маленький Павленко» или «сын Павленка». Такая двойная уменьшительность (корень + суффикс -ен- + суффикс -чак) встречается в белорусской, украинской и польской антропонимии и указывает на то, что фамилия закрепилась не в центральных русских землях, а на территории современной Украины или юго-востока Польши.

Основа фамилии — каноническое крестильное имя Павел (от лат. paulus — «малый», «небольшой»). В православной и католической традиции это имя было одним из самых распространённых благодаря апостолу Павлу. Соответственно, первый носитель фамилии, скорее всего, был внуком или правнуком человека по имени Павел, которого в быту называли Павленко, а его сына или младшего родственника — уже Павленчаком.

Географически фамилия Павленчак тяготеет к Галиции и Волыни. В польских и украинских метрических книгах XIX века она встречается в окрестностях Львова, Тернополя, а также в западных уездах Подольской губернии. В России эта фамилия редка: если она и встречается, то почти всегда у потомков переселенцев с запада, либо у людей, чьи предки были из числа белорусских или малороссийских крестьян, переселённых в Сибирь или на Дальний Восток в ходе столыпинской реформы.

С точки зрения социального статуса, фамилии на -чак почти никогда не были дворянскими. В Речи Посполитой и в Российской империи такие окончания выдавали крестьянское или мещанское происхождение. Шляхтичи предпочитали фамилии на -ский или -цкий, а Павленчак — это фамилия простого сельского люда: хлеборобов, ремесленников, мелких торговцев. В современных украинских и польских базах данных носители этой фамилии чаще всего живут в сёлах, а не в крупных городах.

Любопытная деталь: в польском языке суффикс -czak (читается как «чак») нередко придавал фамилии оттенок «сын того, кто сын Павла», то есть подчёркивал поколенную глубину. Если Павленко — это «Павлов сын», то Павленчак — это уже «внук Павла». Такое трёхступенчатое образование (Павел → Павленко → Павленчак) — редкий случай в славянской ономастике, и оно прямо говорит о том, что фамилия возникла не в XVII веке, а скорее в конце XVIII — начале XIX века, когда в западнорусских землях пошла волна закрепления патронимов в качестве наследственных фамилий.