Фамилия Петренюк — типичный пример восточнославянской фамилии, образованной по украинской модели. Её основа — каноническое имя Пётр, которое пришло на Русь вместе с христианством из греческого языка и означает «камень», «скала». Имя было одним из самых распространённых, поэтому и производных фамилий от него десятки: Петров, Петренко, Петрищев, Петраков, Петрухин, Петрушкевич.

Петренюк выделяется суффиксом -юк. В украинской ономастике этот суффикс (наряду с -ук, -чук) выполнял роль патронимического показателя, то есть отвечал на вопрос «чей?». В буквальном смысле Петренюк — «Петров сын» или «потомок Петра». Но если форма Петренко (с суффиксом -енко) широко бытует по всей Украине, то -юк чаще встречается на западе, в частности на Волыни, Подолье, в Полесье, а также у украинцев, переселившихся на Кубань и в Сибирь. Таким образом, по фамилии можно с высокой вероятностью определить, что предки носителя происходят из западных или северо-западных областей Украины.

Интересно, что в русской среде такая фамилия могла записываться иначе — через «а» (Петреняк) или с двойным «н» (Петреннюк), но в украинской орфографии закрепился вариант Петренюк. Встречается и белорусский аналог — Петранюк.

Сословной привязки у фамилии нет: Петренюками могли быть и крестьяне, и казаки, и мещане. В ревизских сказках XIX века такие фамилии фиксировали у государственных и помещичьих крестьян Волынской, Киевской и Подольской губерний. В советское время фамилия не утратила распространения, и сегодня её можно встретить по всей Украине, а также в диаспоре в Канаде, США и Аргентине.

Коротко: Петренюк — это украинский патроним от имени Пётр с типично западным суффиксом -юк. Предки носителя с большой вероятностью жили на западе Украины и были людьми свободных сословий или казачества.