Фамилия Сосёнок — редкий случай, когда основа говорит сама за себя, а суффикс выбивается из общего ряда. В отличие от массовых Сосновых, Сосниных или Сосенских, здесь мы видим не патронимический суффикс -ов/-ев или -ин, а уменьшительно-ласкательный -ёнок, характерный для белорусской и украинской ономастики. В этих языках суффикс -ёнок (-онок) обозначал не столько маленький предмет, сколько молодое существо или детёныша: волчонок, лисёнок. Применительно к дереву «сосёнок» — это молодая сосна, сосенка. Но вряд ли прозвище дали за любовь к хвойным саженцам.

Скорее всего, прозвище Сосёнок получил человек с определёнными приметами внешности: высокий, худой, с рыжеватыми волосами — всё, что ассоциировалось с молодой сосной. Второй вероятный вариант — топонимический. Фамилия могла закрепиться за выходцем из деревни или хутора, носившего название Сосёнки, Сосёнок (такие поселения встречаются на территории современной Беларуси и в западных областях России, например, в Брянской и Смоленской областях). Третий, более прозаичный путь — прозвище лесника или смолокура, который занимался молодыми соснами.

Грамматическая форма фамилии — именительный падеж единственного числа — выдаёт её относительно позднее закрепление. В русской традиции такие «голые» формы без суффикса принадлежности (как Соснов) чаще всего оставались прозвищами. То, что Сосёнок стал полноценной фамилией, — косвенное указание на западное, скорее всего белорусское, происхождение рода, где подобные модели (Ковалёнок, Лисёнок) были нормой.

Встречаемость фамилии невысокая, сосредоточена в основном в юго-западных регионах России и в Беларуси. В дворянские родословные книги эта фамилия, скорее всего, не попала — носителями были крестьяне или мещане, чьи прозвища записывали «как слышалось», без приведения к стандартному -ов.