Фамилия Серженюк — характерный пример фамилии, созданной по украинской модели с суффиксом -ук/-юк. Этот суффикс в украинской ономастике означает «малый» или «потомок»: Серженюк — буквально «сын Серженя» или «маленький Сержень». Такие фамилии массово закрепились на Правобережной Украине, особенно в Волынской, Ровенской, Житомирской и Хмельницкой областях, в XIX веке, когда крестьянам официально присваивали фамилии по имени отца.

Основа фамилии — Сержень. Это производная форма от крестильного имени Сергий (в просторечии Сергей). В украинской народной традиции имя часто усекали и смягчали: Сергий → Серж → Сержень. Суффикс -ень придаёт уменьшительно-ласкательный оттенок, как в других украинских формах: Івань, Петрень. Таким образом, Серженюк — это «внук или потомок Сергея», причём не напрямую от полного имени, а от его обиходного, домашнего варианта.

Менее вероятна, но не исключена версия, что в основе лежит прозвище Сержень, связанное с диалектным словом «сержень» — так в некоторых говорах называли стержень, ось или деревянный штырь. В этом случае прозвище мог получить человек сухощавый, прямой или работающий с деревянными деталями (например, бондарь или тележник). Однако ономастический словарь Б. Унбегауна не фиксирует такого прозвища как самостоятельного, и связь с именем Сергей остаётся основной.

В дореволюционных метрических книгах фамилия встречается преимущественно в юго-западных губерниях Российской империи. Носители Серженюк — почти поголовно крестьяне и мещане, никакого дворянского или казацкого корня у этой фамилии нет. Это «патронимическая» фамилия, которая закрепилась за одним родом и не меняла форму при переходе к детям, в отличие от русских фамилий на -ов, где сын Ивана — Иванов. Украинский суффикс -юк фиксировал родство на поколение глубже, что характерно для западных регионов.

Фамилия нередко соседствует с однокоренными: Сержан (с другим суффиксом -ан), Серженко (с украинским -енко), а также с русской Сергеев. Все они восходят к одному имени, но различаются по ареалу и времени возникновения. Серженюк — самая «молодая» из них, типичная для конца XVIII — XIX века, когда фамилии на -ук/-юк стали нормой на Волыни и Подолье.