Фамилия Давыдюк образована от одного из вариантов православного крестильного имени — Давыд. Исходная форма, Давид, пришла в русский язык из древнееврейского и означает «любимый». В народной, бытовой речи имя нередко произносили и писали через «ы», отсюда форма Давыд, которая и легла в основу фамилии.

Модель образования фамилии — типично украинская и западнорусская. Суффикс -юк указывает на принадлежность: «сын Давыда» или «потомок Давыда». В ономастике такие фамилии называют патронимическими. Суффикс -юк распространён в основном на территории современной Украины, особенно в её западных и центральных областях, а также среди украинского населения Беларуси и юга России.

Фамилия Давыдюк не имеет отношения ни к сословию, ни к роду занятий — это чисто родовая метка, указывающая на имя предка. В старину Давыдом могли назвать ребёнка в честь библейского царя Давида, и это имя было одним из самых употребительных в православной среде. Со временем форма Давыд закрепилась в документах и устной речи как самостоятельное имя, а от неё пошли многочисленные фамилии: Давыдов, Давыденко, Давыдюк, Давыдив и другие. Различие в суффиксах и окончаниях как раз и выдаёт региональную принадлежность: на севере и в центральной России чаще встречаются фамилии на -ов, на юге и западе — на -енко, -юк, -ук.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, Давыдюк стоит ближе к украинской традиции, чем, скажем, Давыдов, который типичен для великорусских земель. Встречается также вариант написания через «и» — Давидюк, но он менее частотен и обычно указывает на более позднюю паспортную запись или влияние литературной нормы. В старых метрических книгах и ревизских сказках, скорее всего, фиксировали именно «Давыдюк», поскольку народное произношение преобладало над книжным.