Фамилия Долголюк образована от прозвища Долгаль. В основе прозвища лежит слово «долгий» в его старом значении — «большой, длинный». Долгалями на Руси называли рослых, высоких людей. Так что предок современного носителя фамилии, скорее всего, выделялся ростом среди окружающих.

Первоначальная форма фамилии, по всей видимости, звучала как Долгалюк. Под влиянием северных «окающих» говоров, где звук «а» в безударной позиции произносился как «о», произошло чередование гласных: Долгалюк превратился в Долголюк. Фамилия образована по типичной восточнославянской модели на -ук/-юк, которая широко распространена на западе Украины, в Белоруссии и южных регионах России. Суффикс -юк в этой модели указывает на принадлежность: Долголюк — это буквально «сын Долгаля» или «потомок Долгаля».

Прозвище Долгаль со временем полностью заменило собой крестильное имя предка, закрепившись и в быту, и в официальных документах. В отличие от многих фамилий, образованных от имен или профессий, Долголюк прямо указывает на физическую характеристику родоначальника — его высокий рост.