Фамилия Барвилюк — яркий пример украинской модели фамилии, образованной от прозвища. Сразу видно, что её ядро — основа «Барвил-», а суффикс -юк указывает на сына, ученика или последователя человека с таким прозвищем. В украинской ономастике суффикс -юк (наряду с -ук, -чук) характерен для центральных и западных регионов, особенно для Волыни, Подолья и Галичины.

Основа «Барвил» — это, скорее всего, прозвище человека, который занимался окрашиванием тканей или кожи. В украинском языке есть глагол «барвити» (красить, окрашивать), а также слово «барва» (цвет, краска). Прозвище Барвил могли дать красильщику — ремесленнику, который работал с натуральными красителями. В условиях деревенского быта красильщик был заметной фигурой: он придавал холстам и сукну цвет, без которого одежда оставалась серой. Не исключён и переносный смысл: «барвити» могло означать «приукрашивать, льстить», и тогда прозвище Барвил мог получить говорун или хитрец.

Менее вероятна, но возможна связь с растением «барвінок» (барвинок). В этом случае прозвище могло быть по месту жительства (у зарослей барвинка) или по цвету глаз/волос (цвета барвинка). Однако суффикс -юк, образующий отчества от личных прозвищ, чаще указывает на профессию или характер, чем на растение. Поэтому версия с красильщиком — основная.

Фамилия Барвилюк распространена на западе Украины, особенно в Ровенской, Волынской и Тернопольской областях. Встречается и в Беларуси, куда попала с украинскими переселенцами. В России эта фамилия редкая, обычно её носят потомки выходцев с Украины. Сословной принадлежности у фамилии нет: её могли носить и крестьяне, и казаки, и мещане — прозвище давали по делу, а не по статусу.