Фамилия Корнилюк образована от мужского крестильного имени Корнелий. В переводе с латинского оно означает «рог». В основу фамилии легла производная, народная форма этого имени — Корнил. Поэтому Корнилюк буквально понимается как «сын Корнила». Такая модель типична для западных и южных славянских земель: суффикс -юк (как в украинском, белорусском и польском языках) указывает на родство по отцу или принадлежность к роду. Если в русской традиции мы встретили бы фамилию Корнилов (с суффиксом -ов), то Корнилюк выдает западнославянское или украинское происхождение. Географически фамилия чаще всего встречается на западе Украины — в Волынской, Ровенской, Хмельницкой областях, а также среди потомков выходцев оттуда.

Имя Корнелий в народе нередко сокращали до Корнила или Корнея. От этих форм пошли и другие фамилии — Корнилов, Корнеев, Корнелюк. Корнилюк стоит в одном ряду с ними, но отличается именно суффиксом, который в прошлом закреплял прозвище за младшим поколением. Прозвище Корнил мог получить и человек, носивший имя в честь святого Корнелия (например, римского папы III века или одного из раннехристианских мучеников). В быту имя не было редким, но после революции, когда церковные имена выходили из моды, встречаемость фамилии снизилась.

Написание фамилии устойчивое — через букву «ю». В старых документах могли писать и Корнилюк, и Корнелюк, но современная норма закрепила первый вариант. Искать носителей фамилии стоит в первую очередь среди украинских переселенцев XIX–XX веков, которые оседали в Сибири, на Дальнем Востоке и в центральных регионах России.