Фамилия Черновалюк — один из тех редких случаев, когда в основе лежит не имя, не профессия, а цвет. Она образована от прозвища Чёрный Вал. Что такое «вал» в этом контексте? Скорее всего, не насыпь и не деталь механизма, а украинское или польское «вал» — вол, кастрированный бык. В южнорусских и украинских говорах слово «вал» (или «віл») было обычным обозначением рабочего вола. Тогда Чёрный Вал — прозвище по масти животного, которое либо принадлежало хозяину, либо, что вероятнее, сам человек получил такое прозвище за сходство с волом: медлительность, упрямство, физическую силу или черный цвет волос.

Суффикс -юк типичен для западных областей, особенно для Волыни, Подолья и Полесья. Он выполняет ту же роль, что и -ов в центральной России: указывает на принадлежность. Черновалюк — «сын (или потомок) Чёрного Вала». Так что географически фамилия почти наверняка происходит с территории современной Западной Украины, возможно из Ровенской, Хмельницкой или Тернопольской областей. Фамилий на -юк там огромное количество, и Черновалюк — одна из них, хотя и не самая частая.

Менее вероятная, но допустимая версия: «вал» — это не вол, а обрыв, крутой берег реки (в диалектах слово «вал» в этом значении тоже встречается). Тогда Чёрный Вал — прозвище человека, жившего у крутого чернозёмного обрыва. Но против этого говорит то, что прозвища по месту жительства обычно давались в форме «Завальский», «Подвальный» или «Черновальский», а не через прямое сложение с суффиксом -юк. Версия с волом выглядит убедительнее: она объясняет и зооморфную метафору, и типичную для крестьянской среды модель прозвища.

Сословно предки Черновалюков — почти наверняка крестьяне или казаки. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, и это логично: прозвище по рабочему скоту или по внешности вряд ли дали бы помещику. В метрических книгах XIX века носители фамилии встречаются в основном среди мещан и государственных крестьян Волынской и Подольской губерний.

В написании возможны варианты: Черновалюк, Черноволюк (через «о» под влиянием аканья или украинского произношения), а также Черновальюк (с мягким знаком, что реже). Но стандартная, закреплённая в паспортах форма — именно Черновалюк, с буквой «а» в корне и твёрдым «л».