Фамилия Димитрюк — типичный пример того, как украинская модель фамилии закрепила за человеком имя его отца. В основе лежит мужское крестильное имя Димитрий (в русской традиции — Дмитрий), которое пришло из греческого языка и означает «принадлежащий Деметре» (богине земледелия). Но фамилию образовали не от полной формы, а от народного, разговорного варианта — Димитря. Суффикс -юк в украинской ономастике выполняет роль указателя на родство: Димитрюк — это буквально «сын Димитря», «маленький Димитрий» или «потомок того, кого звали Димитря».

Такая словообразовательная модель (основа на -я + суффикс -юк) очень характерна для западных и центральных регионов Украины. Если у предка было имя Димитря, его дети автоматически получали прозвание Димитрюки, которое со временем закрепилось как наследственная фамилия. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, где акцент на принадлежность (чей?), украинский суффикс -юк подчёркивает происхождение (чей сын?).

Интересно, что в основе лежит именно форма Димитря, а не более привычное Дмитро. Это говорит о том, что носитель фамилии, вероятно, происходил из местности, где греческое «и» сохранялось в произношении (сравните с украинским «Димитрій» в церковном обиходе). Встречаются и орфографические варианты — Димитрюк, Дмитрюк, но исходный вариант с «и» в первом слоге считается более архаичным и точным.

Сословных перегородок фамилия не знала: Димитрюками могли быть и казаки, и крестьяне, и мещане. Географически фамилия плотнее всего привязана к западной Украине — Волыни, Галичине, Подолью, хотя отдельные ветви разошлись по всей территории бывшей Российской империи. В польских метриках и документах Австро-Венгрии эта фамилия тоже встречается, что неудивительно: суффикс -юк активно работал на землях, входивших в состав Речи Посполитой.