Фамилия Дзивилюк — яркий пример того, как прозвище, данное человеку по его поведению или характеру, закрепилось в родовом имени. В её основе лежит польское или западноукраинское слово «dziw» — «чудо», «диво», а также глагол «dziwić się» — «удивляться». Первым носителем прозвища Дзивиль мог быть человек, который постоянно чему-то поражался, был наивен и простодушен, либо, напротив, тот, кто сам вызывал удивление окружающих — чудак, оригинал. Встречается и значение «дикий», «странный», что сближает эту основу с древнерусским «дивый».

Модель образования типична для западных регионов бывшей Речи Посполитой. Суффикс -юк (как и -ук, -чук) указывает на принадлежность: Дзивилюк — это «сын Дзивиля» или «потомок Дзивиля». Такие фамилии массово формировались на Волыни, в Подолье, на Гродненщине и в юго-западной части современной Беларуси. В отличие от восточнославянских фамилий на -ов/-ев, где ударение часто падает на основу, в фамилиях на -юк ударение почти всегда фиксированное — на последний слог: Дзивилю́к.

Редкость фамилии объясняется не только её локальным распространением, но и тем, что основа «дзив» в чистом виде встречается реже, чем её производные (Дзивинский, Дзивов). В польской ономастике есть фамилия Дзив (Dziw), от которой по той же модели образован Дзивилюк. В русских говорах слово «диво» имело нейтральный оттенок, тогда как в польском «dziw» могло означать и нечто сверхъестественное, и просто забавную особенность человека. Таким образом, первый Дзивилюк, скорее всего, жил на этническом пограничье — там, где польские и украинские говоры смешивались, а суффикс -юк был основным способом обозначить «чей ты будешь».

По социальному составу носители фамилии относились к крестьянству или мелкой шляхте, но без документальных подтверждений утверждать что-то определённое нельзя. Фамилия не попала в массовые списки дворянских родов, что косвенно указывает на её простонародное происхождение. В современной России и Беларуси фамилия малочисленна, её можно встретить в Брестской и Гродненской областях, а также среди потомков переселенцев в Сибири и на Дальнем Востоке.