Фамилия Донилюк — характерный пример украинской модели фамилии, образованной с помощью патронимического суффикса -ук/-юк. В украинской традиции этот суффикс указывал на принадлежность к отцу или предку: Донилюк — «сын Донила», то есть сын человека по имени Донил. Имя Донил — это народная, разговорная форма канонического имени Донат (от латинского donatus — «дар, подаренный») или, что вероятнее, вариант имени Даниил (библейское «Бог мой судья»). В украинском и белорусском языках имя Даниил нередко сокращалось до Донил или Доніл, особенно в западных регионах.

Географически фамилия Донилюк наиболее распространена на западе Украины — в Волынской, Ровенской, Тернопольской областях, а также в соседних районах Беларуси. Встречается она и в Польше, где украинские фамилии на -ук нередко адаптировали к местной орфографии (Doniluk). В России фамилия редкая, чаще всего её носители — потомки переселенцев с Украины времён Столыпинской реформы или более поздних миграций XX века.

Словообразовательно фамилия прозрачна: корень Донил- (от личного имени) плюс суффикс -юк, который в украинском языке имеет то же значение, что и русский -ов/-ев, но звучит иначе из-за фонетических особенностей. Интересно, что в украинской ономастике фамилии на -ук/-юк считаются «молодыми»: они начали массово формироваться в XVI–XVII веках, когда крестьяне получали фамилии по имени отца, а не по роду занятий или месту жительства. Поэтому предки современных Донилюков, скорее всего, были простыми сельскими жителями, чьё прозвище закрепилось за семьёй через имя деда или прадеда.

В отличие от фамилий на -енко, которые указывали на сына (например, Дониленко), суффикс -юк в украинской традиции мог означать не только прямого потомка, но и человека из рода, из семьи Донила. Это делает фамилию Донилюк не просто «сыновней», а родовой, подчёркивающей принадлежность к определённому семейному клану. В письменных источниках фамилия встречается с XIX века, в метрических книгах Волынской губернии, где записаны крестьяне-малороссы православного вероисповедания.