Фамилия Матрюк — один из тех случаев, когда в основе лежит не профессия и не прозвище, а личное имя. Она образована от производной формы крестильного имени Матрёна. В русской народной среде имя Матрёна, особенно в южных и западных регионах, сокращали до Матря, а от него уже пошли уменьшительные варианты: Матрюк, Матрёха, Матрёша. Суффикс -юк в данном случае — характерный украинский или южнорусский показатель, указывающий на «сына» или «потомка»: Матрюк буквально означает «сын Матри» или «маленький Матря». В отличие от великорусского суффикса -ов (Матрёнов), фамилии на -юк чаще встречаются на Украине, в Белоруссии и в приграничных областях России — например, в Курской, Белгородской, Воронежской губерниях.

Поскольку имя Матрёна женское, возникает вопрос: могла ли фамилия образоваться от мужского имени? В старину женские имена редко становились основами для фамилий — обычно это происходило, если мать была вдовой или главой семьи, либо если ребёнок рос без отца. Однако в украинской традиции есть фамилии, образованные от женских имён с суффиксом -юк (например, Гаплюк от Агафьи), и Матрюк — один из таких примеров. Правдоподобнее версия, что Матрюк — это не «сын Матрёны», а прозвище самого мужчины, которого в быту звали Матрёной в насмешку или по какой-то черте характера. В русских говорах «матрёна» могло означать дородную, полную женщину, а иногда и просто упрямого человека — отсюда могло закрепиться прозвище.

Если смотреть на словообразовательную модель, то фамилия Матрюк стоит в одном ряду с такими фамилиями, как Матюк, Матюха, Матюшенко, но её корень — именно Матр- (от Матрёна), а не Мат- (от Матвей). Различить их можно по историческому написанию: в документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне Матрюки в Переяславском полку и в слободских полках Харьковщины. Это подтверждает, что фамилия бытовала именно в малороссийской среде, где суффикс -юк был основным патронимическим показателем.

Социальный контекст: носители фамилии Матрюк в большинстве своём были крестьянами или казаками. Никаких дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что типично для фамилий, образованных от просторечных форм имён. Встречается она и сейчас — преимущественно в Украине (Винницкая, Житомирская, Киевская области) и в южных регионах России, где сохранилась украинская фамильная модель.