Фамилия Серенюк — яркий пример того, как украинская словообразовательная модель «съедает» конечный звук основы, превращая имя или прозвище в фамилию. Суффикс -юк (встречается также в вариантах -чук, -ак, -ук) в украинской ономастике — один из самых распространённых патронимических показателей. Он обозначает «сын» или «потомок» человека, названного в корне. То есть носитель фамилии Серенюк — это, скорее всего, потомок некоего Серена.

Сам корень — Серен — звучит не как полное крестильное имя, а скорее как производная форма. В украинском быту имя Сережа (от Сергей) могло сокращаться до Серень или Серен. Такое «обрубание» суффикса -ей и замена его на -ен — типичная диалектная черта западных и центральных регионов Украины. Соответственно, Серенюк буквально означает «сын Серена», то есть «сын Серёжи» или «внук Сергея». Версия с прозвищем менее вероятна, но не исключена: в говорах «серен» могло быть словом со значением «серый» (по цвету волос или одежды), однако для прозвища в украинском чаще использовали форму «Сірий» или «Серко».

Географически фамилия Серенюк плотно привязана к западу Украины. По данным метрических книг и современных переписей, наибольшая концентрация носителей — в Волынской, Ровенской и Житомирской областях. Встречается она и в южных регионах Беларуси, что указывает на миграцию крестьян в XIX веке. В России фамилия редкая и почти всегда украинского происхождения.

Важно не путать Серенюк с похожей, но самостоятельной фамилией Серенков. Последняя — русская по форме (суффикс -ов) и может происходить от прозвища Серенок (уменьшительное от «серна» или «серый»). Серенюк же — стопроцентный украинский патроним, который не менял окончание при русификации, в отличие от многих фамилий на -ук, которые в советских паспортах превращались в -уков.