Фамилия Марьсюкаева — редкая и сложная по составу. Её основа, скорее всего, восходит к имени или прозвищу Марьсюк (Марьсюка). Это, в свою очередь, может быть производной формой от крестильного имени Марий (лат. Marius — «принадлежащий богу Марсу»). В народной речи имя Марий могло сокращаться и обрастать суффиксами субъективной оценки: Марься, Марьсюк. Суффикс -юк (как в фамилиях Ковалюк, Вакулюк) характерен для украинской и белорусской традиции, где он указывает на потомка или на человека, связанного с основой: Марьсюк — «сын Марья» или «человек из рода Марьев».

Вторая версия, менее вероятная, связывает фамилию с топонимом. В некоторых говорах «марь» — это болотистое, сырое место (ср. «марь» в Сибири). Тогда Марьсюк мог быть прозвищем человека, жившего у такого болота, а суффикс -юк — указанием на его принадлежность к этой местности. Но эта гипотеза слабее, так как для топонимических прозвищ чаще использовали суффиксы -ец или -янин.

Сама фамилия образована по классической русской модели: основа Марьсюк + суффикс -аев. В русском языке фамилии на -аев/ -еев обычно возникали от основ на -ай, -яй (Кудряй → Кудряев). Здесь же мы видим редкий случай: к основе на -юк добавили русский суффикс притяжательности, что говорит о позднем оформлении фамилии в среде, где смешивались украинские прозвания и русские фамильные суффиксы. Возможно, предок носителя фамилии был выходцем с Украины или южнорусских земель, а его потомки уже на севере или в центральной России получили фамилию с русским окончанием.

Сословная принадлежность Марьсюкаевых не зафиксирована в открытых источниках, но по модели образования фамилия не выглядит дворянской или купеческой. Чаще всего такие фамилии встречались у крестьян и мещан, особенно в областях, граничащих с Украиной (Курская, Воронежская губернии). Встречаемость фамилии крайне низкая, что подтверждает её локальное происхождение от одного конкретного прозвища, а не от массового имени.