Фамилия Колесюк — характерный пример украинской модели фамилии, образованной от названия профессии. В основе лежит слово «колісник» — мастер, изготавливающий колёса, колёсный мастер, то есть колёсник. В украинском языке суффикс -юк (наряду с -енко, -ук, -чук) указывает на принадлежность или родство: Колесюк — это буквально «сын колёсника» или «потомок колёсного мастера». Такая модель была особенно распространена на Правобережной Украине, в Подолье, на Волыни и в западных областях.

Суффикс -юк относится к так называемым «патронимическим» суффиксам, которые закрепились в украинской ономастике в XV–XVII веках. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, где форма указывала на прямую принадлежность отцу (Иванов — сын Ивана), украинские фамилии на -юк часто фиксировали прозвище или занятие отца, а не его личное имя. Поэтому Колесюк — это не обязательно сын человека по имени Колесь, а скорее потомок того, кого в селе знали как Колесника.

В польском и белорусском языках встречаются похожие фамилии — Колесюк, Колесюкевич, но именно украинский вариант с суффиксом -юк самый массовый. В России носители фамилии Колесюк чаще всего встречаются в южных областях (Краснодарский край, Ростовская область) и в Сибири — это следствие переселенческих волн с Украины в XIX–XX веках.

Иногда фамилию ошибочно связывают с русским словом «колесо» напрямую, но это неверно: прямое прозвище Колесо давало бы фамилию Колесов, а Колесюк — это именно украинская профессиональная патронимия. Встречаются варианты написания через «а» — Колесюк, но нормативным для русского языка считается написание через «о».