Фамилия Датюков образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей: основа на -а/-я плюс суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей сын?»). В данном случае основа — Датюк. Это, скорее всего, уменьшительно-ласкательная или обиходная форма нецерковного имени Дат, которое само по себе — редкость. В старорусском языке слово «дат» могло означать «дар, подать» (от глагола «дати» — дать), но как личное прозвище оно фиксируется редко.

Более вероятная версия: Датюк — вариант имени Данила или Давыд, усечённый и переоформленный с помощью фамильярного суффикса -юк. Такие формы (Данюк, Датюк) были типичны для северных и центральных говоров, где «д» и «н» могли смешиваться в диалектной речи. Например, в псковских и новгородских грамотах XVI–XVII веков встречаются прозвища Датко, Датка — от Даниила. Если это так, то Датюков — тот же корень, что и у фамилий Данилов, Данюков, Датских.

Суффикс -юк характерен для украинской и белорусской антропонимии, но в русских фамилиях он тоже встречается, особенно на юге России и в регионах, граничащих с Украиной. Поэтому Датюков мог возникнуть как в среде великорусских крестьян, так и в малороссийской среде, а затем адаптироваться к русской модели на -ов.

Спорных версий немного. Иногда фамилию пытаются связать с тюркским корнем «дат» (степь, равнина), но это натяжка: для тюркских фамилий в русском языке типичны другие суффиксы (-ев, -ин), и основа «Датюк» не имеет параллелей в татарских или башкирских именах. Более правдоподобно, что фамилия указывает на предка, носившего прозвище Датюк, — скорее всего, крестьянина или посадского человека, чьё имя сократили в быту. Географически фамилия редкая, встречается в основном в центральной России и Поволжье, что подтверждает её позднее, недворянское происхождение: носители — выходцы из крестьян или мещан.