Фамилия Лихайлюк звучит на украинский лад и образована по характерной для западноукраинских земель модели. Её основа — прозвище или личное имя Лихайло, которое, в свою очередь, восходит к прилагательному «лихий». В древнерусском и украинском языках это слово имело два противоположных значения: «злой, опасный» и «удалой, смелый, быстрый». Поэтому прозвище Лихайло могло достаться как человеку с крутым нравом, так и ловкому, решительному парню, которого не остановить.

Суффикс -юк — типичный патронимический, то есть указывающий на происхождение по отцу: Лихайлюк — это «сын Лихайла». Такая модель фамилий особенно распространена на Волыни, в Подолье и на Западной Украине, где -ук/-юк конкурирует с восточнославянским -енко. Если встретили Лихайлюка, скорее всего, его предки родом из этих регионов.

Интересно, что основа «лихай» встречается и в других фамилиях — Лихай, Лихайло, Лихайленко. Но форма Лихайлюк — самая редкая и локальная. Она не попала в массовые списки дворянских или крестьянских фамилий империи, потому что долго бытовала в устной традиции, а письменное закрепление получила поздно, уже в XIX–XX веках. Сословной принадлежности у неё нет: Лихайлюками могли быть и казаки, и крестьяне, и мещане.

В современной России фамилия встречается редко, в основном в Краснодарском крае и Крыму — это следствие переселений с Украины в XX веке. В самой Украине она тоже нечастотна, но узнаваема в среде носителей волынских говоров.