Фамилия Кобальчук — яркий пример того, как украинская модель фамилии «законсервировала» редкое или даже заимствованное прозвище. Основа здесь — слово «кобаль», что сразу наводит на мысль о химическом элементе кобальте, но связь эта, скорее всего, не прямая. В украинском языке «кобаль» или «кобальт» могло быть прозвищем, данным за цвет волос (тёмный с синеватым отливом) или за упрямый, «металлический» характер. Однако есть и более бытовая версия: в некоторых говорах «кобаль» — это видоизменённое «кобель» (пёс), и прозвище могло достаться злому, драчливому или, наоборот, верному человеку.

Суффикс -чук — классический украинский патронимический показатель, уменьшительно-родственный. Он означает «маленький» или «сын» (как русское «-ович» или польское «-ич»). То есть Кобальчук — это «сын Кобаля» или «малый Кобаль». Такая модель фамилий особенно характерна для Правобережной Украины, в первую очередь для Волыни, Подолья и Киевщины. В западных регионах (Галичина) чаще встречались бы варианты на -ик (Кобалик), а на востоке — на -енко (Кобальченко). Таким образом, география фамилии Кобальчук довольно чёткая: это западно-центральная Украина, с возможным расселением на Житомирщину и Ровенщину.

Словообразовательная модель проста, но интересна тем, что основа не является каноническим православным именем. Это не Иван, не Пётр и не Степан, а именно прозвище. В ономастике такие фамилии ценятся как свидетели живого народного языка — они показывают, что предка назвали не по святцам, а по характерной черте, которую подметили соседи. Крестьянское происхождение фамилии почти не вызывает сомнений: патронимы на -чук в массе своей закрепились за простыми людьми, казаками и мещанами, а не за дворянством, которое предпочитало фамилии на -ский или -ович.

В отличие от распространённых Ковальчуков или Шевчуков, Кобальчуки встречаются значительно реже. Это не массовая фамилия, а довольно редкая, что делает её хорошим маркером для генеалогического поиска: если вы Кобальчук, скорее всего, ваши предки происходят из конкретного села или небольшой группы сёл, где это прозвище дали одному роду. Фамилия не меняла написание под влиянием русского языка (замена «о» на «а» в корне не произошла, так как «кобаль» и так звучит), поэтому в документах XIX века вы, скорее всего, найдёте именно Кобальчук, а не Кобальчуков или Кобальчук.