Фамилия Горголюк строится по той же модели, что и украинские фамилии на -ук/-юк, которые в Поднепровье, на Волыни и в Галиции заменяли великорусские -ов/-ев. Суффикс -юк — это патронимический (указание на отца), и в дословном переводе Горголюк — это «сын Горгола» или «потомок Горгола». Основа здесь — прозвище или имя Горгол, а оно, в свою очередь, ведёт к греческому «горгос» — быстрый, резкий, или к мифологическому имени Горгона. В народной среде такое прозвище могли дать человеку с острым, колким взглядом или вспыльчивым характером — «горгона» в переносном смысле.

Географически фамилия тяготеет к западноукраинским землям, особенно к Тернопольской и Хмельницкой областям, где суффикс -юк особенно распространён. Встречается и в соседних регионах Польши (Подляшье), что связано с переселениями украинского населения в XIX–XX веках.

Словообразовательный разбор показывает редкий случай: корень «горгол-» не связан с русским «горло» или «горка», а имеет южнославянские и греческие параллели. В ономастических словарях (например, у Ю. Редько) фамилии с основой Горг- фиксируются как производные от дохристианских прозвищ, реже — от греческих календарных имён (Горгоний). Версия о связи с польским «gorgolić» (бормотать) менее вероятна, так как суффикс -юк однозначно указывает на восточнославянскую, а не польскую модель.

Социально носители фамилии Горголюк относились к крестьянскому и казачьему сословиям — патронимы на -ук/-юк в Речи Посполитой и в Гетманщине были маркером простого происхождения, в отличие от дворянских фамилий на -ский. В метрических книгах XIX века фамилия встречается в униатских приходах Волынской губернии.