Фамилия Бильшук — редкий пример, где географическая привязка почти наверняка перевешивает все остальные версии. Её основа — топоним Бильш, а суффикс -ук типичен для западноукраинской и белорусской модели образования фамилий. В этих регионах суффикс -ук (реже -чук) часто указывал на выходца из определённого места: если человек родом из села или хутора Бильш, его называли Бильшук — «тот, кто из Бильша». Такая модель широко распространена на Волыни, в Подолье и на юге Беларуси.

Само слово «Бильш» могло быть названием небольшого поселения, урочища или речки. В основе лежит, скорее всего, древнее балтское или славянское слово, связанное с водой и низменностью — ср. литовское «bala» (болото) или диалектное украинское «більш» (топь, мокрое место). Фамилии с таким корнем встречаются в польских и белорусских метриках XIX века, хотя массовыми их не назовёшь.

Менее вероятно, но не исключено, что фамилия образована от прозвища Бильш, которое дали человеку за какую-то особенность — например, за медлительность или привычку ходить по сырым местам. Однако в случае с Бильшук топонимическая версия надёжнее: суффикс -ук редко крепится к личному прозвищу, если только это не форма от имени (вроде Бильш-ук от Бильш — гипотетического варианта имени Бенедикт или Вильгельм, но это уже натяжка).

В написании фамилии нет вариативности: Бильшук пишется через мягкий знак, что указывает на мягкое произношение корня. Встречается она преимущественно в западных областях Украины (Львовская, Волынская, Ровенская) и на юго-западе Беларуси (Брестская область). Сословного барьера у неё не было: носителями могли быть как крестьяне, так и мещане — фамилия образовалась не от имени помещика или профессии, а от места жительства, что характерно для всех слоёв населения в тех краях.