Фамилия Пелюшенок — редкий случай, когда суффикс сразу подсказывает регион происхождения. Окончание -ок характерно для белорусской и западнорусской ономастики: так в Витебской, Могилёвской и Смоленской губерниях оформляли фамилии от прозвищ и имён. Если бы фамилия была Пелюшенко — это была бы классическая украинская модель; Пелюшенков — русская с патронимическим суффиксом -ов. А Пелюшенок — именно уменьшительная форма, которая закрепилась как фамилия на стыке белорусских и североукраинских земель.

Основа фамилии — слово «пелюха». В диалектах так называли пелёнку, лоскут ткани, а также — переносно — нечто маленькое, сморщенное или невзрачное. В белорусском языке «пелюха» — это ещё и вид растения (манжетка), но в антропонимии чаще всего отталкиваются от бытового прозвища. Человек мог получить прозвище Пелюха за то, что был мал ростом, хрупок, или, наоборот, за привычку кутаться, носить с собой тряпицу. Суффикс -енок в таком случае означал «сын Пелюхи», то есть Пелюшенок — буквально «сын маленького, тщедушного человека».

Менее вероятная, но возможная версия — прозвище от глагола «пелюшить» (лущить, очищать от шелухи). Тогда Пелюшенок — потомок того, кто занимался лущением зерна или обработкой круп. Однако словари фиксируют эту форму реже, и в фамилиях она почти не встречается.

В переписных книгах XVII–XVIII веков фамилия почти не попадается — это говорит о её позднем закреплении, скорее всего, уже после отмены крепостного права, когда крестьянам массово давали фамилии по уличным прозвищам. Сегодня Пелюшенок — фамилия штучная, встречается в основном в Беларуси и приграничных областях России (Смоленская, Брянская). В Москве и Петербурге единичные носители — потомки мигрантов середины XX века.

Если сравнивать с однокоренными, то Пелюшенок стоит в одном ряду с Пелюховским, Пелюшко и Пелюх. Разница только в суффиксальной огласовке: Пелюх — прозвище без оформления, Пелюшко — украинская уменьшительная форма, а Пелюшенок — белорусская.