Фамилия Пеценюк — характерный пример украинской модели фамилий, образованных от личного имени или прозвища с помощью патронимического суффикса -ук/-юк. Этот суффикс указывает на «сына» или «потомка» человека, чьё имя или прозвище легло в основу. В данном случае основа — «Пецен» или «Пеца».

Корень «Пец-» — неоднозначный. Самая вероятная версия: он восходит к диалектному украинскому или польскому слову «пец» — так называли простую печь-каменку, а также человека, который при ней работает, например печника. В украинских говорах «пец» могло быть и прозвищем коренастого, приземистого человека — по ассоциации с формой печи. Менее вероятна, но возможна связь с немецкой фамилией Petz (ср. медведь в немецком диалекте) или с польским «piec» (печь), однако в украинской среде фамилия Пеценюк скорее всего возникла именно от прозвища, данного по роду занятий или внешности.

Географически фамилия Пеценюк тяготеет к западным регионам Украины — Волыни, Подолью, а также к югу Беларуси. В польских метриках XIX века встречаются записи о крестьянах с фамилией Pieceniuk, что подтверждает её западноукраинское происхождение. Среди русских фамилий аналогов почти нет — это чисто украинская модель, где суффикс -юк стоит в ударной позиции, что характерно для фамилий из Западного Полесья.

В сословном отношении предки Пеценюков, скорее всего, были крестьянами или мещанами, так как фамилии на -ук/-юк в массе своей недворянские. В дворянских гербовниках эта фамилия не зафиксирована. В современной России фамилия редкая, встречается в основном у потомков переселенцев с Украины. Единственное, что можно сказать с уверенностью: фамилия Пеценюк — живое свидетельство того, как украинский язык и бытовая культура (печь как центр дома) закрепились в прозвище, а затем и в официальной фамилии.