Фамилия Гаврылюк образована по типичной для западноукраинских земель модели — с суффиксом -юк, который указывает на родство по отцу. В основе лежит народная форма крестильного имени Гавриил — Гаврыль. Имя Гавриил пришло из древнееврейского и означает «божественный воин» или «сила Божья». Таким образом, Гаврылюк буквально понималось как «сын Гаврыли», а его носитель — потомок человека по имени Гаврила или Гаврыль.

Такая словообразовательная модель (основа + -юк) характерна для Подолья, Волыни и Галичины. В отличие от фамилий на -ов или -ин, распространённых в центральной и северной Руси, окончание -юк выдаёт в фамилии западноукраинское происхождение. Родственные фамилии — Гаврилюк, Гаврылюк, Гавриленко — различаются лишь суффиксами, но восходят к одному корню.

Самая известная носительница фамилии — Нина Васильевна Гаврылюк, советская и российская лыжница, заслуженный мастер спорта СССР. Её спортивные успехи в 1980–1990-х годах сделали фамилию узнаваемой далеко за пределами западных областей, где она традиционно бытует.

Социальный состав фамилии неоднороден. В XIX веке Гаврылюки чаще всего встречались среди крестьян и мещан Волынской и Подольской губерний. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — суффикс -юк в Российской империи оставался маркером простонародного происхождения, в отличие от фамилий на -ский, которые могли носить и шляхтичи.

В современной России фамилия редкая, но встречается — в основном в Сибири и на Дальнем Востоке, куда переселенцы с Украины переезжали в конце XIX — начале XX века. В самой Украине Гаврылюк — одна из частых фамилий в западных областях, особенно в Хмельницкой и Ровенской.