Фамилия Пенчученко звучит как южнорусская или украинская, и её разбор стоит начать с суффикса. Окончание -енко — один из самых частых маркеров украинской антропонимии, особенно в центральных и левобережных областях. Суффикс указывает на происхождение от отца или от прозвища: Пенчученко буквально «сын Пенчука» или «потомок Пенчука». Сама же промежуточная форма Пенчук, скорее всего, является уменьшительной или производной от основы Пенч-.

Корень Пенч- — редкий, и его этимология неочевидна. Наиболее вероятная версия связана с диалектным словом «пенчук» или «пеньчук», которое могло обозначать человека, живущего возле пней, либо коренастого, приземистого человека (от «пень»). В украинских говорах «пенчук» иногда означало и упрямца, человека «как пень» — неподатливого и стойкого. Также не исключено, что основа восходит к личному имени Пенчо — это болгарская или южнославянская форма от Петр (Петр → Пенчо), что могло попасть в украинскую среду через переселенцев или казачьи контакты. В этом случае Пенчученко — отчество от имени Пенчо, адаптированного в украинском языке.

Географически фамилия привязана к историческим территориям Полтавщины, Черкащины и Харьковщины, где суффикс -енко был массовым. Сословно, скорее всего, предки относились к казачеству или крестьянству: фамилии на -енко в XVII–XVIII веках активно формировались в реестрах Войска Запорожского, а затем закрепились за сельскими жителями. Дворянских ветвей с такой фамилией не зафиксировано, что говорит о её народном, неаристократическом происхождении.

Спорных версий две: попытка связать Пенчука с «пеной» (в значении «пенистый», «вспененный») или с тюркским «бенч» (пять). Обе слабые, так как фонетически нестыковки: для «пены» нужна основа Пин- или Пен-, но не Пенч-, а тюркский корень не даёт объяснения суффиксу -чук. Поэтому держимся версии с пнём или именем Пенчо — она и проще, и типичнее для украинской ономастики.

Известных носителей с фамилией Пенчученко в публичном поле практически нет — это редкая, локальная фамилия, не попавшая в списки знаменитостей. Для её носителя это значит, что родословная, скорее всего, уходит корнями в небольшие сёла Центральной Украины, где фамилию носили несколько семей, возможно, связанных родством.