Фамилия Денысюк звучит как типичная украинская фамилия, и это действительно так. Она образована по распространённой в западных и центральных областях Украины модели: к основе личного имени добавляется суффикс -юк, который в украинском языке выполняет ту же роль, что и русский -ов или -ин — указывает на принадлежность, чаще всего «сын такого-то» или «потомок такого-то». В данном случае основа — имя Денис (в украинском произношении часто Денис, реже Денес), а Денысюк — это «сын Дениса» или «маленький Денис».

В отличие от более привычной для русского уха фамилии Денисов, где суффикс -ов присоединяется к полной форме имени, Денысюк использует суффикс, типичный для Подолья, Волыни и Галичины. Интересно, что написание через «ы» (Денысюк, а не Денисюк) — это не ошибка, а отражение живого произношения в некоторых украинских говорах, где звук [и] после твёрдых согласных редуцируется или переходит в [ы]. В официальных документах, особенно в советское время, фамилию могли записать именно так, как слышали, поэтому варианты Денисюк и Денысюк — это, по сути, одна фамилия в разной орфографической передаче.

По социальному происхождению фамилия Денысюк — крестьянская. В XIX веке такие фамилии на -юк массово закреплялись за сельским населением Правобережной Украины, которое не принадлежало к дворянству. Носитель фамилии был, скорее всего, потомком казака или крестьянина, а его предок носил имя Денис — греческого происхождения (от Дионис, бог виноделия), но в народной среде давно ставшее обычным, без языческого оттенка.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Денысюк стоит в одном ряду с Денисенко, Денищук, Денисовым. Но именно форма с -юк выдаёт конкретный регион: Украина, западнее Днепра, возможно, Хмельницкая, Винницкая или Ровенская область. В России эта фамилия встречается редко и почти всегда указывает на украинские корни семьи.