Фамилия Митарчук — типичный пример украинской или западнорусской модели образования. Её основа — мужское имя или прозвище Митар, а суффикс -чук указывает на принадлежность: буквально «сын Митаря» или «потомок Митаря». В украинской ономастике суффикс -чук распространён на Подолье, Волыни и в Галичине, поэтому географически фамилия скорее всего происходит из этих земель.

Корень «митар» неоднозначен. Самое прямое объяснение — от слова «мытарь» (сборщик податей, пошлин), которое в древнерусском языке звучало как «мытарь». В украинском произношении «ы» перешло в «и», отсюда форма «митар». В церковнославянском и библейском контексте «мытарь» означало сборщика налогов, человека не самого уважаемого, но в фамилиях такие прозвища закреплялись без негативного оттенка — по занятию. Однако есть и другая версия: Митар могло быть уменьшительной формой от крестильного имени Димитрий (Дмитрий), где «мит» — сокращённый корень, а -ар — суффикс, как в именах Петар, Михайло. В пользу этого говорит то, что на Украине Дмитриев часто называли Митрами, а потом Митарами.

Сравните с однокоренными фамилиями: Митаров, Митаренко, Миташ. Митарчук — самая «сыновья» форма среди них. Если предок был Митаром (по прозвищу или имени), то его потомки получили фамилию по отцу. Сословно это могли быть крестьяне или казаки: суффикс -чук редко встречается у дворянских родов, которые чаще оформляли фамилии через -ский или -ов.

В современных записях фамилия встречается в западных областях Украины (Тернопольская, Хмельницкая, Ивано-Франковская), а также в диаспоре. Написание с буквой «и» устойчиво, хотя в дореволюционных документах можно найти вариант «Мытарчук» — это архаичная форма, отражающая исходное произношение.