Фамилия Лычак образована по модели, типичной для украинской и южнорусской антропонимии: к основе Лыч- добавился суффикс -ак, означающий «сын» или «потомок». Таким образом, Лычак — это «сын Лыча», где Лыч — личное прозвище или неканоническое имя родоначальника. Суффикс -ак активен в фамилиях Западной Украины и Белоруссии (ср. Гавриляк, Стецюк, Иваняк), так что география фамилии Лычак может указывать на западнорусские или малороссийские корни.

Значение прозвища Лыч связано с нарицательным «лыч» — молодая древесина под корой, луб. В крестьянском быту из лыка плели лапти, верёвки, корзины. Поэтому первая и самая вероятная версия: предок носителя фамилии был лыкодером или мастером по плетению лаптей — ремесло, широко распространённое в лесных регионах России до конца XIX века. В вятских говорах, однако, «лыч» означало ещё и ботву — листья корнеплодов. Отсюда вторая, менее распространённая гипотеза: прозвище могли дать огороднику или, по внешнему сходству, высокому и худощавому человеку (как «длинный, как лыч»).

Самые ранние документальные записи родственных имён приводит С. Б. Веселовский в «Ономастиконе»: крестьянин Иван Лыч из Новгорода (начало XVI века) и крестьяне Кузьма и Гридя Лычевы с Белоозера (1475 год). Это показывает, что прозвище Лыч бытовало в северо-западных землях Руси уже в XV–XVI веках. Позже, когда наследственные прозвища закрепились в документах, форма Лычак возникла как патроним — указание на отцовство, а не как самостоятельное прозвище.

В отличие от фамилий типа Лычкин или Лычков, которые образованы притяжательными суффиксами -ин и -ов, Лычак стоит особняком: суффикс -ак не указывает на принадлежность («чей?»), а прямо называет потомка. Это делает фамилию более редкой и локально привязанной к ареалу украинского или белорусского влияния.