Фамилия Колтынюк — редкий случай, когда внешне прозрачная основа оказывается не такой однозначной. С первого взгляда кажется, что перед нами типичная западноукраинская фамилия на -юк, указывающая на родство (буквально «маленький Колтын» или «сын Колтына»). Но вот с самим корнем «колтын» начинаются трудности.

Самая вероятная версия связывает фамилию с диалектным словом «колтыга» или «колтырь» — так в некоторых говорах называли человека с хромотой, припадающего на ногу, или просто неловкого, неуклюжего. В этом случае прозвище Колтын, от которого и пошла фамилия, описывало походку или манеру держаться. Менее распространённое, но допустимое объяснение — от слова «колты» (мн. ч.), обозначавшего в польском и белорусском языках вид шпор или колёсиков на них. Тогда прозвище мог получить шорник, мастер по изготовлению конской сбруи, или всадник, любивший щеголять такой деталью.

Суффикс -юк чётко указывает на ареал происхождения фамилии. Такая модель образования фамилий особенно характерна для Западной Украины (Волынь, Подолье, Галиция) и юго-западных регионов Беларуси. В отличие от фамилий на -енко (восток Украины) или -ов/-ев (Россия), суффикс -юк — маркер именно этого региона. Встречаются варианты написания: Колтынёк, Колтыняк, но основная форма — Колтынюк.

Фамилия не принадлежала к дворянским или княжеским родам. Её носители — потомки крестьян, мещан или казаков, получивших прозвище по какой-то заметной черте. Поскольку фамилия редкая, в дореволюционных метрических книгах её можно встретить в основном в сёлах нынешних Тернопольской, Хмельницкой и Ровенской областей. В России и Беларуси фамилия появлялась в результате миграций XIX–XX веков, но оставалась малочисленной.

Словообразовательная модель проста: корень Колтын- (прозвище) + патронимический суффикс -юк. Ударение, скорее всего, падает на последний слог: Колтыню́к. В отличие от фамилий вроде Колтышев или Колтыгин, где основа могла восходить к тюркским корням (ср. «колтун» — болезнь волос), Колтынюк — фамилия славянская, диалектная, крепко привязанная к западному пограничью русского мира.