Фамилия Зехлеминук — редкая и морфологически прозрачная. Она образована по самой распространённой в западных регионах модели: к основе прибавляется суффикс -ук/-юк, который в украинском, белорусском и польском ономастиконе обозначает «потомок» или «маленький» (сын, ученик, человек, связанный с тем, что названо в корне). В данном случае это суффикс -ин, указывающий на принадлежность, и затем -ук: Зехлемин + ук.

Корень фамилии — личное имя или прозвище Зехлема (Зехлемин — чей? — Зехлемин сын). Что стоит за этим именем? Наиболее правдоподобная версия — вариант имени Захар (Захария) в одной из народных форм. В украинских говорах имя Захар могло преобразовываться в Зехар, Зехер, а с экспрессивным суффиксом -л(а) — в Зехлема (ср. аналогичные формы: Михайло — Михлема, Павло — Павлема). Таким образом, Зехлеминук исходно — «внук или сын Зехлемы», то есть потомок человека по имени Захар.

Менее вероятно, но возможно, что в основе лежит прозвище от диалектного глагола или существительного. Например, в польских говорах есть слово «zechleć» (засохнуть, зачерстветь) или «zechły» (засохший), но для прозвища это маловероятно — обычно такие корни не дают столько производных. Также можно предположить связь с немецким «Sech(s)» (шесть) или «Sichel» (серп), но фамилия явно восточнославянская по словообразованию, и германское заимствование в такой форме — натяжка.

Географически фамилия тяготеет к исторической Волыни, Подолью и западной части Полесья. Носители встречаются в Житомирской, Хмельницкой, Ровенской областях Украины, а также среди потомков переселенцев в Сибири и на Дальнем Востоке. Сословно это, скорее всего, крестьянская или мещанская фамилия: суффикс -ук в массе своей указывает на непривилегированные слои, в отличие от дворянских -ский/-цкий.

Написание с буквой «и» после «н» (Зехлеминук, а не Зехлеменюк) — результат аканья или фиксации на письме безударного звука. В документах XIX века могли встречаться варианты Зехлеменюк, Зехлеминюк. В русском языке фамилия не склоняется, если принадлежит женщине, и склоняется по падежам у мужчин (Зехлеминука, Зехлеминуку).