Фамилия Костючок образована от народной формы крестильного имени Константин. В греческом языке это имя означало «стойкий, постоянный», а в русском быту оно дало множество уменьшительных и обиходных вариантов — Костя, Костюша, Костюк, Костюня, Костюха. Фамилия Костючок восходит к одной из таких производных форм — Костюша.

Словообразовательная модель здесь прозрачная: к основе Костюш- добавился суффикс -ок. В славянской ономастике суффикс -ок (как и его варианты -ек, -ко) часто выполнял две функции. Во-первых, он мог быть уменьшительным, указывая на младшего члена семьи — сына или внука Костюши. Во-вторых, в украинской и белорусской традиции фамилии на -ок нередко закреплялись за потомками напрямую, без дополнительных притяжательных суффиксов, как это было в великорусских фамилиях на -ов/-ев. То есть Костючок — это буквально «сын Костюши» или «маленький Костюша».

Фамилия Костючок встречается преимущественно на западе и юго-западе России, а также в Беларуси и на Украине — в ареалах, где модель фамилий на -ок, -ук, -юк особенно распространена. В русских переписных книгах и ревизских сказках такие формы фиксировались реже, чем фамилии на -ов, поэтому Костючок — фамилия скорее региональная, чем общерусская.

С точки зрения социального контекста, носители фамилии Костючок в прошлом относились к крестьянскому или казачьему сословию. Фамилии на -ок в южнорусских и малороссийских землях часто давали простым людям, и они закреплялись в документах как родовые прозвания уже в XVII–XVIII веках.

Если сравнивать Костючок с однокоренными фамилиями — Костюков, Костюшин, Костюкевич, — то заметна разница в географии и способе образования. Костюков — типично русская фамилия с притяжательным суффиксом, Костюкевич — польско-белорусская с суффиксом -евич, а Костючок — украинско-белорусская, где суффикс -ок выполняет ту же роль, что и -ук/-юк в фамилиях Костюк, Костючук. Фонетический переход ш→ч (Костюша → Костючок) — закономерное явление в восточнославянских языках, известное как первая палатализация, и здесь оно не случайно, а строго по правилам исторической фонетики.