Фамилия Мархалюк происходит из западной части славянского мира, скорее всего с территории современной Беларуси или Украины. Её основательнее всего объяснить через суффикс -ук, который в белорусской и украинской традиции указывает на принадлежность или родство: Мархалюк — это «сын Мархаля» или «человек из рода Мархаля». Такая модель образования фамилий (на -ук, -юк) особенно характерна для Волыни, Полесья и западных областей Беларуси.

Корень фамилии — личное имя или прозвище Мархаль. Это слово не имеет однозначного толкования, и здесь есть несколько версий. Первая и самая вероятная: Мархаль — это народная форма крестильного имени Маркел (от латинского Marcellus, «посвящённый Марсу»). В белорусских говорах имя Маркел нередко переходило в Мархел, Мархаль, с заменой «к» на «х». Вторая версия связывает прозвище с польским словом marchać (маршировать, вышагивать) или с диалектным «марха» — так в некоторых говорах называли человека с неопрятной внешностью или неряху. Третья, менее надёжная, возводит прозвище к названию старинной меры веса или объёма (марка, мархаль), но это скорее совпадение.

Суффикс -юк в фамилии Мархалюк свидетельствует, что она сформировалась достаточно поздно, в XVI–XVIII веках, когда модель «имя + -ук» стала массовой среди крестьян и казачества. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые преобладали в центральной России, Мархалюк указывает на западнорусское происхождение. Носители фамилии почти наверняка были простыми людьми — крестьянами или мещанами, поскольку шляхта (дворянство) в тех краях чаще использовала фамилии на -ский или -ович.

Интересно, что фамилия Мархалюк встречается и в польской ономастике, но там она могла записываться как Marchaluk. В польском варианте основа Marchał чаще связывается с должностью маршалка (распорядителя) или с именем Marcin (Мартин), что даёт дополнительную, но менее вероятную линию толкования. Для русского уха фамилия звучит необычно, но для белорусского Полесья это типичная фамилия, которая не вызывает вопросов у местных: Мархалюк — просто «Мархалев сын».