Фамилия Мартинюк образована по распространенной в западных и южных славянских землях модели: к основе имени Мартин добавили украинский патронимический суффикс -юк. Прямое значение такой фамилии — «сын Мартина». Само имя Мартин восходит к латинскому Martinus, что означает «посвященный Марсу» или, в переносном смысле, «воинственный». Таким образом, предок носителя фамилии Мартинюк был сыном человека по имени Мартин.

Суффикс -юк характерен для фамилий Западной Украины, особенно Волыни и Подолья. В отличие от восточноукраинского суффикса -енко, который также означает «сын», -юк чаще встречается именно в западных регионах. Это сразу указывает на географию происхождения: скорее всего, корни семьи — из этих мест.

Имя Мартин в народной среде нередко переосмыслялось: его могли связывать с птицей мартыном (чайкой) или с диалектным словом «мартын» — так в некоторых говорах называли шутника или простодушного человека. Однако основная, самая надежная версия — именно от крестильного имени Мартин, которое в православных святцах и католическом календаре было широко распространено.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Мартынов, Мартыненко, Мартинек) показывает, как один корень обрастал разными суффиксами в зависимости от региона. Мартинюк — типичный пример украинской модели фамилии, где суффикс выполняет роль указателя на родство: не просто «Мартинов», а именно «маленький Мартин», «потомок Мартина».

Встречается также вариант написания с твердым знаком — Мартинюкъ, что отражает дореволюционную орфографию, но современное написание закрепилось через «ю». Фамилия не относится к дворянским или старинным княжеским — это массовая крестьянская или мещанская фамилия, что типично для патронимов на -юк.