Фамилия Томенюк — яркий пример фамилий, образованных по западноукраинской модели. Её основа — личное имя Тома, которое является просторечной, сокращённой формой от канонического христианского имени Фома (в украинской традиции — Хома). Имя Фома, в свою очередь, восходит к арамейскому слову со значением «близнец». Таким образом, Томенюк буквально означает «потомок (сын, внук) Томы», то есть человека, которого в быту звали Тома.

Ключевая деталь здесь — суффикс -юк. В украинской ономастике этот суффикс (наряду с -ук, -чук) выполняет ту же роль, что русские -ов/-ев или -ин: он указывает на принадлежность к роду. Однако в отличие от центральной и восточной Украины, где распространены фамилии на -енко, суффикс -юк характерен для западных регионов — Волыни, Полесья, Подолья, а также для пограничных с Беларусью земель. Поэтому носители фамилии Томенюк с высокой вероятностью имеют корни именно в этих краях.

Встречается и более редкая трактовка: основа могла произойти не от имени, а от прозвища Тома, которое в некоторых диалектах давали медлительному, нерасторопному человеку (сравните с глаголом «томиться»). Однако эта версия менее убедительна: происхождение от имени Фома через форму Тома — самый прямой и естественный путь, который подтверждается множеством аналогичных фамилий (Томенко, Томин, Томашевский).

Основная масса крестьянского населения западных губерний Российской империи не имела наследственных фамилий до отмены крепостного права (в 1861 году) и последующих реформ. Фамилия Томенюк, скорее всего, закрепилась именно в этот период, когда бывшим крепостным и государственным крестьянам давали фамилии по имени отца или деда. Поэтому предки современных Томенюков были, по всей видимости, свободными или крепостными крестьянами, жившими на территории современной Украины.

Написание фамилии устойчиво: буква «ё» в ней не пишется, хотя произносится с ударением на последний слог — Томеню́к. Встречаются варианты Томинюк, Томанюк, но они могут быть самостоятельными фамилиями, образованными от других форм того же имени (Томан, Томин).