Фамилия Пеценчук — яркий пример украинской модели фамилий на -чук. В ономастике этот суффикс называют патронимическим: он указывал на сына или потомка человека, чьё имя или прозвище легло в основу. То есть Пеценчук буквально означал «сын (или потомок) Пеценка». А Пеценко, в свою очередь, — это уменьшительная форма от прозвища Пецен.

Ключевой вопрос — что такое «пецен»? Самая правдоподобная версия связывает основу с диалектным украинским словом «пець» — печь. В говорах «пецен» могло означать либо «печной», то есть человек, имеющий отношение к печи (печник, горшечник, или тот, кто живёт у печи), либо быть прозвищем по внешности или характеру — например, «румяный, как из печи», «жаркий», «горячий». В пользу этой версии говорит распространённость фамилий с корнем «печ-» (Печенко, Печёнкин, Печура) на всей территории Украины и юга России.

Менее вероятна, хотя и возможна, связь с польским или белорусским «пец» — «пес» (собака). В таком случае прозвище Пецен могло дать человеку с собачьей фамилией, но для украинского ареала это редкий вариант, и он обычно даёт формы Пецюк, Пецик, а не Пеценчук.

Суффикс -чук — один из самых продуктивных в западноукраинских и подольских землях. Поэтому географически фамилия Пеценчук чаще всего встречается в западных и центральных областях Украины (Хмельницкая, Винницкая, Житомирская, Ровенская области), а также в прилегающих районах Беларуси и среди украинских переселенцев в других регионах. В России она редка и обычно указывает на украинские корни предков.

В дореволюционных документах написание могло колебаться: Пеценчукъ, Пеценчук, а также, под влиянием польской орфографии, Pieczeńczuk. Такие варианты встречаются в метрических книгах XIX века. Сословно носители фамилии, скорее всего, относились к крестьянам или казакам — именно в этих средах патронимические фамилии на -чук получали наибольшее распространение.