Фамилия Карпелюк образована по типичной для западных регионов модели: к основе добавили суффикс -юк. В украинской, белорусской и южнорусской ономастике этот суффикс указывал на «малого», «сына» или «ученика» того, кто назван в корне. То есть Карпелюк — буквально «маленький Карп» или «сын Карпа».

Основа фамилии — каноническое имя Карп. В православных святцах оно восходит к греческому «карпос» (плод). Имя было широко распространено в среде крестьян и мещан, особенно на территории современной Украины и Беларуси. В XIX веке носители фамилии Карпелюк фиксируются в Подольской, Волынской и Киевской губерниях — это указывает на очаг происхождения в Правобережной Украине.

Суффикс -юк в этой фамилии — не просто уменьшительный. В условиях отсутствия фамилий у простого люда до XIX века прозвище по отцу (Карпелюк) закреплялось за целым родом. Если главу семьи звали Карп, его сыновей и внуков в документах записывали как Карпелюки. Со временем это потеряло связь с конкретным человеком и стало наследственной фамилией.

Встречаются также варианты написания: Карпелюк, Карпелюк, реже Карпелюк (с ударением на последний слог). В некоторых переписях фамилию могли записать через «и» — Карпилюк, но это уже другая ветвь, образованная от той же основы, но с другим суффиксальным оформлением.

Социальный контекст типичен: Карпелюки — потомки крестьян или казаков. Дворянских родов с такой фамилией не отмечено. В советское время фамилия сохранилась и встречается сейчас по всей Украине, а также в диаспоре в Канаде и США.