Фамилия Мылайчук — редкий пример западного суффикса на восточнославянской почве. В основе лежит украинский (или белорусский) патронимический формант -чук, характерный для Правобережной Украины, Волыни, Полесья и юго-западных областей Беларуси. Этот суффикс означает «сын» или «потомок»: Мылайчук — сын Мылая.

Сам корень «Мылай» — неочевидный. В официальных ономастических словарях он не зафиксирован как распространённое имя, поэтому здесь возможны две версии, и обе рабочие.

Первая: от прозвища Мылай, связанного с глаголом «мыть». В диалектах «мылай» могли назвать человека, который постоянно моется, стирает, или же, наоборот, занудного, «промывающего косточки» соседям. Вторая версия — от личного имени Мылай как варианта крестильного имени Михаил (через народные формы Михал, Мыхайло). В украинских говорах «м» нередко переходило в «мн» или «мл», а окончание «-ай» типично для уменьшительных имён: Мылай — это Миша, Михайлик.

Сословная принадлежность, скорее всего, крестьянская. Патронимы на -чук в XIX веке массово закреплялись за казаками и сельскими обывателями Галичины, Волыни и Подолья. Фамилия недворянская, не шляхетская — суффикс -чук нехарактерен для польской знати, которая использовала формы на -ский/-цкий. Мылайчуки — потомки простого человека по имени Мылай.

Географически фамилия встречается точечно: единичные носители живут на западе Украины (Тернопольская, Львовская области) и в приграничных районах Беларуси. В России почти не бытует — это надёжный маркер западного происхождения.

Из-за редкости корня фамилия не попала в массовые справочники, и её письменная фиксация, скорее всего, поздняя (конец XIX — начало XX века). Спор между «мыть» и «Михаил» неразрешим без конкретных записей метрических книг, но с точки зрения типичной модели украинских фамилий версия с именем Михаил (Мылай) выглядит чуть надёжнее: таких уменьшительных имён-основ, превратившихся в фамилии, в регионе сотни.