З вересня 1941 року — на фронтах німецько-радянської війни. Брав участь у Харківській операції 1942 року, Сталінградській битві, визволенні Донбасу та Мелітополя. До березня 1944 року гвардії старший лейтенант Семен Гуменюк командував ротою 144-го гвардійського стрілецького полку 49-ї гвардійської стрілецької дивізії 28-ї армії 3-го Українського фронту. Відзначився під час звільнення Херсонської області Української РСР.