Фамилия Горльчук — редкий пример, где суффикс -чук заставляет искать корни на западноукраинских или белорусских землях, а сама основа звучит нехарактерно для славянских языков. В отличие от массовых фамилий вроде Ковальчук или Бондарчук, основа «Горль» не выводится из привычного ремесла или крестильного имени. Здесь возможны два основных пути, и оба ведут к прозвищам, а не к профессиям.

Самый прямой вариант — прозвище Горло, Горлан, Горлань в значении «крикливый, горластый человек». В украинских и южнорусских говорах «горлати» означало «громко кричать, браниться». Суффикс -чук в таком случае оформлял прозвище отца как фамилию сына: «Горль» — стяжённая форма от «Горлач» или «Горлань». Звук [л’] на конце (Горль) вместо ожидаемого Горл- — результат адаптации: носители диалекта могли смягчать согласный перед суффиксом, чтобы избежать неудобного стечения «Горлчук».

Вторая версия — не славянская, а тюркская основа. В тюркских языках «гур» или «кур» означает «сухой, высохший», а «гурлы» — «сухой, тощий». Если предок получил прозвище Горлы («худой, сухой человек»), то при переходе в славянскую среду оно могло обрасти привычным суффиксом -чук. Эта гипотеза правдоподобнее для фамилий, бытующих в Черновицкой области или на Буковине, где столетиями соседствовали украинцы, молдаване и тюркские народы. Однако для фамилии Горльчук тюркский корень остаётся менее вероятным: прозвища по внешности реже давали такие громоздкие образования, а основа «Горль» в тюркских языках не фиксируется как самостоятельное имя.

Географически фамилия тяготеет к западным областям Украины — Волыни, Ровенщине, Тернопольщине. Встречается она и в южной Беларуси, где суффикс -чук тоже распространён, но реже, чем на Украине. В российских переписях Горльчуки — единичные случаи, обычно потомки переселенцев конца XIX — начала XX века.

Словообразовательная модель проста: основа «Горль» (от прозвища Горло или Горлань) + патронимический суффикс -чук («сын Горля»). Ударение, скорее всего, падает на последний слог — Горльчу́к, как у большинства фамилий на -чук. Сословной привязки нет: в среде крестьян и казаков такие фамилии появлялись одинаково часто, а дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Если искать параллели, то однокоренные фамилии — Горлов (русская, суффикс -ов), Горленко (украинская, суффикс -енко), Горлач (белорусская, без суффикса). Горльчук стоит особняком из-за мягкого окончания основы, что делает её легко узнаваемой среди прочих «горловых» фамилий.