Фамилию Ковальчак образовали от слова «коваль» — так на юге Руси называли кузнеца. В основе лежит то же славянское «ковати» (ковать), что и в фамилиях Ковалёв, Коваль, Коваленко. Но здесь работает иная словообразовательная модель: не патронимический суффикс, а уменьшительно-ласкательный или указательный.

Суффикс «-чак» в украинской и польской ономастике выполняет двойную роль. Он мог указывать на сына кузнеца (молодого коваля) или на человека, который сам был ковалем, но прозвище закрепилось в уменьшительной форме. Такая модель типична для западноукраинских и польских фамилий: ср. Ковальчук, Ковальчик. Разница между ними — в суффиксах: «-чук» чаще обозначает потомка, «-чак» и «-чик» — скорее самого носителя профессии с оттенком «малый» или «младший».

Географически фамилия тяготеет к западу Украины и юго-востоку Польши. В Московском «Мемориале» зафиксирован Николай Леонович Ковальчак, родившийся в 1905 году в селе Ясеница Львовской области. Эта запись — не единичное свидетельство: основная масса носителей фамилии в XIX — начале XX века концентрировалась именно в Галичине, на исторической территории, где украинские и польские диалекты смешивались, а суффикс «-чак» был продуктивен.

В русской традиции фамилия не склоняется по падежам как типичная русская, а сохраняет украинскую модель склонения (Ковальчака, Ковальчаку). Это дополнительный маркер её происхождения: если бы фамилия возникла на великорусской почве, её, скорее всего, переделали бы в Ковальчаков или Ковальчаковский.

Спорных версий у фамилии практически нет. Корень прозрачен, суффикс типичен для региона. Единственное, что может сбить с толку, — возможная связь с польским kowalczyk (кузнечик), но это народная этимология: словообразовательно Ковальчак идёт от kowal, а не от kowalczyk. Так что предки носителя фамилии с высокой вероятностью были кузнецами — ремесленниками, чей труд ценился в любой деревне.