Фамилия Желенюк — редкий случай, когда прозвище, скорее всего, закрепилось за человеком не по профессии или отцу, а по внешности или привычке. В её основе лежит прилагательное «желёный» — диалектный вариант слова «жёлтый». В юго-западных говорах, особенно на украинском и белорусском пограничье, «желёный» означало не только цвет, но и «бледный, болезненный» или даже «рыжий, соломенный». Человек с такими волосами или нездоровым цветом лица легко получал прозвище Желя, Желеня или Желенюк.

Суффикс -юк — типичный для Западной Украины, Полесья и юга Беларуси. Он указывает на «малого», «сына» или «ученика»: Желенюк — буквально «сын Желеня» или «потомок того, кого звали Желя». Такие фамилии на -юк обычно формировались позже, чем на -ов, и несли оттенок родства или младшинства.

Встречается и вторая версия, менее вероятная, но не исключённая. В некоторых польских и западнорусских говорах «желеня» или «желёна» могло быть прозвищем от глагола «желить» — жать, давить, теснить. Так могли назвать настойчивого или прижимистого человека. Однако цветовая основа встречается в фамилиях в десятки раз чаще, чем подобные глагольные прозвища.

Фамилия Желенюк почти не выходит за пределы Волынской, Ровенской и Житомирской областей Украины, а также прилегающих районов Брестской области Беларуси. За пределами этих регионов она редка и почти всегда указывает на миграцию из Полесья в XX веке. Сословно фамилия однозначно крестьянская: в реестрах шляхты или казацкой старшины она не встречается. Её носители — потомки сельских жителей, получивших прозвище за яркую внешность, и сохранивших его в неизменной форме благодаря местному суффиксу.