Фамилия Мидюкова образована от мужского варианта Мидюков. Её основа — прозвище или нецерковное имя Мидюк. В русской ономастике суффикс -юк характерен для юго-западных земель: Украины, Белоруссии, южнорусских областей. Он указывал на принадлежность к роду или на молодость носителя — «малый Мидя» или «сын Миди». Сама же основа Мид- восходит, скорее всего, к уменьшительной форме христианского имени Дмитрий. В народной речи Дмитрия нередко называли Митя, а от Мити образовывали дальнейшие варианты: Мидюк, Мидя, Мидяй. Имя Дмитрий (от греческой Деметры, богини земледелия) было одним из самых распространённых на Руси, поэтому и производных фамилий от него множество: Митюков, Митяев, Митин, Мидюков.

Вторая, менее вероятная версия связывает Мидюка с диалектным словом мидюк — так в некоторых говорах называли медведя, но это скорее шутливое или искажённое произношение. Если принять эту версию, прозвище могли дать крупному, неуклюжему или, наоборот, сильному человеку. Однако связь с именем Дмитрий выглядит проще и естественнее для массовой модели образования фамилий.

Суффикс -ов в окончании Мидюков указывает на притяжательное значение: «чей?» — Мидюков, то есть сын или потомок Мидюка. Такая модель типична для русских фамилий, сложившихся в XVI–XVII веках, когда крестьяне и горожане получали фамилии по имени или прозвищу главы семьи.

Географически фамилия Мидюков и её женская форма Мидюкова встречаются в основном в регионах, граничащих с Украиной и Белоруссией, а также в центральной России. В старых переписях и ревизских сказках носители этой фамилии фиксировались в Курской, Орловской, Воронежской губерниях. Это объясняет и украинский по происхождению суффикс -юк: он попал в русский язык через переселенцев и смешанные говоры.

Сословно Мидюковы в большинстве своём были крестьянами или однодворцами. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её народное, а не служилое происхождение. В советское время фамилия не исчезла, но осталась редкой — по данным современных справочников, её носят несколько сотен человек в России, в основном на юге и в центральной полосе.