Фамилия Грамлюк — редкая, и её редкость сразу подсказывает, где искать корни. Суффикс -юк характерен для западноукраинских фамилий, особенно из Волыни, Подолья и Галичины. Он уменьшительный, но в фамилиях часто указывал на сына или младшего родственника человека, чьё имя или прозвище легло в основу. Значит, Грамлюк — это «маленький Грам» или «сын Грама».

Самая сложная часть — основа Грам-. В русском и украинском языках нет общеупотребительного слова «грам» в значении человека. Поэтому первая версия — прозвище. Грамом могли назвать кого-то за громкий голос или шумное поведение, от слова «грам» как варианта «гром» (диалектное «грам» — грохот, шум). Вторая версия — от немецкого или польского имени. В Западной Украине были контакты с немцами-колонистами, и имя Gram (сокращение от Grambert, Gramwin) или немецкое слово Gram (скорбь, печаль) могло стать прозвищем. Третья, менее вероятная, — от польского gram (игра) через прозвище Игрок.

Суффикс -юк однозначно указывает на украинскую среду, а не на польскую или русскую. В польском языке аналогичную роль играл бы суффикс -ек (Gramek), в русском — -ов (Грамов). То, что фамилия сохранила форму Грамлюк, а не превратилась в Грамлюков, говорит о её позднем оформлении (XVII–XIX века) и о том, что предки жили в регионе, где фамилии на -ук/-юк были нормой.

Искать носителей фамилии стоит в первую очередь в Тернопольской, Хмельницкой или Ровенской областях, а также среди потомков переселенцев из этих мест в Сибирь и на Дальний Восток. Сословно это, скорее всего, были крестьяне или мещане — дворянские фамилии с таким суффиксом в украинских землях почти не встречались.