Фамилия Лимончик — яркий пример того, как в русской ономастике «вкусное» прозвище превратилось в фамилию. Вопреки возможному предположению, она не обязательно связана с торговлей цитрусовыми. В основе лежит прозвище Лимончик, которое могли дать человеку по разным причинам: за пристрастие к кислому, за острый язык, за маленький рост или за жёлтый цвет волос. В украинских говорах «лимон» могло означать «скупой» или «обидчивый» — оттуда идёт вторая, не менее вероятная, линия происхождения.

Словообразовательно фамилия стоит особняком. Суффикс -чик в русских фамилиях встречается редко. Обычно он образует уменьшительно-ласкательные формы (как «лимончик» — маленький лимон), но в фамилиях чаще встречается исходная основа без суффикса (Лимонов, Лимонный). Появление -чик указывает на то, что прозвище закрепилось именно в этой уменьшительной форме — либо как ласковое обращение в семье, либо как ироничное прозвище «маленького» человека. В польской и белорусской традиции суффикс -чик (или -чык) типичен для фамилий, образованных от имён и прозвищ: Лимончик мог возникнуть и на западнорусских землях.

Географически фамилия тяготеет к югу России и Украине, а также к еврейской среде. В еврейской традиции фамилии от названий фруктов (Лимон, Апельсин, Вишня) давали часто — либо по профессии торговца, либо как «украшающие» фамилии, которые не несли прямого ремесленного смысла. Однако Лимончик — не типично еврейская модель (там чаще встречается Лимон или Лимонис), поэтому основная версия остаётся славянской, прозвищной.

Встречаются и более прозаичные версии: фамилию мог получить сын человека по прозвищу Лимон — то есть «Лимончик» изначально значило «маленький Лимон» или «сын Лимона». Но суффикс -чик в отчествах почти не работает (для сыновей использовали -ов, -ин, -ский), так что эта гипотеза слабее. Правдоподобнее, что Лимончик — это застывшее прозвище, которое перешло в фамилию в неизменной форме, минуя стандартные патронимические суффиксы.

Искать сословную принадлежность носителей фамилии Лимончик сложно: она не даёт указаний на дворянство или крестьянство. Скорее всего, предки были мещанами или казаками — в среде, где прозвища легко становились фамилиями без бюрократических шаблонов. Сегодня фамилия редкая, но встречается в разных регионах, что подтверждает её независимое возникновение в нескольких семьях.