Фамилия Матлюк — яркий пример восточнославянского образования с украинским или белорусским следом. Суффикс -юк в этих языках — один из самых распространённых патронимических показателей, он отвечает на вопрос «чей?» и указывает на родство: чей-то сын, потомок или человек из семьи. В польском языке аналогичную роль играет суффикс -ук, поэтому фамилия могла возникнуть и на западноукраинских или польско-белорусских землях.

Основа фамилии — личное имя Матля. Это неканоническая, народная форма христианского имени Матфей (еврейск. «дар Яхве»). В украинской и белорусской среде имя Матфей давало целый ряд производных: Матюха, Матяш, Матля. Скорее всего, предок носителя фамилии был сыном человека по имени Матля — отсюда и пошло: Матлюк, то есть «маленький Матля» или «сын Матли».

Есть и более прозаичная версия. В юго-западных говорах слово «матля» могло означать нерасторопного человека, мямлю. В таком случае фамилия возникла не от имени, а от прозвища, которое дали по характеру или поведению. Однако патронимический суффикс -юк чаще прикрепляется именно к личным именам, поэтому версия с именем Матфей выглядит убедительнее.

Географически фамилия Матлюк встречается преимущественно на западе Украины — в Волынской, Ровенской, Львовской областях, а также в южных районах Беларуси (Брестская, Гомельская области). В России она редка и обычно фиксируется у потомков переселенцев с Украины.

С точки зрения словообразовательной модели фамилия Матлюк стоит в одном ряду с такими распространёнными украинскими фамилиями, как Ковалюк, Павлюк, Иванюк. Все они образованы по единому принципу: основа (имя или прозвище) плюс суффикс -юк. Это делает фамилию прозрачной для этимологического разбора, но в то же время не позволяет однозначно сказать, было ли у предка прозвище Матля или же он просто носил уменьшительную форму крестильного имени.