Фамилия Димидюк — типичный пример украинской модели образования фамилий с помощью патронимического суффикса -юк. Эта модель особенно распространена на западе Украины, в Волынской, Ровенской, Житомирской и соседних областях. Суффикс -юк присоединяли к основе имени или прозвища отца, и фамилия буквально означала «сын такого-то» или «потомок такого-то». В данном случае — «сын Димида».

В основе фамилии лежит крестильное имя Диомид (церковная форма), которое в украинской и белорусской народной традиции сократилось до Димид или Демид. Имя греческого происхождения: dios — «божественный» и medomai — «властвовать, править», поэтому его нередко толкуют как «божественная власть». Покровитель имени — святой мученик Диомид, врач III века, который лечил больных и одновременно наставлял их в христианской вере, за что и пострадал.

Интересно, что фамилия образована не от уменьшительной или обиходной формы имени, а от полной. В XIV–XVII веках, когда у восточных славян активно формировались фамилии, полное имя в основе фамилии чаще встречалось у социальной верхушки — знати, духовенства, зажиточных крестьян, которых соседи уважительно называли полным именем. Простые люди чаще получали фамилии от уменьшительных форм. Поэтому Димидюк, скорее всего, указывает на род, пользовавшийся в своей местности авторитетом.

Сравните с однокоренными фамилиями: Демиденко (украинский суффикс -енко, юго-восток Украины), Демидов (русская модель на -ов), Демидюк (вариант написания через «е»). Все они восходят к одному корню, но суффикс -юк чётко привязывает Димидюка к западному региону Украины.