Фамилия Козлюков — наглядный пример того, как русская модель фамилии на -ов накладывается на основу, которая сама по себе является уменьшительной формой. В ней два суффикса: сначала -юк (украинский, белорусский или южнорусский уменьшительный суффикс, характерный для «сыновьих» прозвищ), затем -ов, который адаптирует эту форму под великорусскую фамильную модель. Получается цепочка: Козёл → Козлюк (маленький козёл, козлёнок или сын Козла) → Козлюков (потомок Козлюка).

Основа фамилии — прозвище Козёл. В славянской традиции оно было распространённым и не обязательно носило оскорбительный смысл. Козлом могли назвать человека с козлиной бородкой, упрямого, бойкого, а иногда и того, кто пас коз или торговал ими. В старых документах встречаются имена-обереги: Козёл, как и Волк, Медведь, давали ребёнку, чтобы отвести от него зло. В данном случае прозвище прошло через уменьшительную форму, что говорит о более позднем возникновении фамилии — не в XV–XVI веках, а скорее в XVII–XVIII.

Географически фамилия Козлюков тяготеет к зоне контакта великорусских и украинских говоров: Курская, Белгородская, Воронежская области, а также восток Украины. В северных и центральных областях России чаще встречается форма Козлов, а Козлюков — маркер именно южного или малороссийского происхождения предка. Суффикс -юк в русских фамилиях редок, и его наличие сразу выделяет носителя среди однокоренных Козловых, Козлитиных или Козельских.

В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) фамилии на -юков рассматриваются как гибридные: украинская основа с русским патронимическим суффиксом. Так что Козлюков — это «русифицированный» украинец или житель южного пограничья, чей предок носил прозвище Козлюк. Других версий, например, связи с топонимом Козлюки (такие деревни есть в Беларуси и на Украине), не исключают, но прозвищное происхождение первично и надёжнее обосновано.