Фамилия Мылымук — редкая и необычная для русского уха. Её основа и модель образования сразу указывают на неславянское, скорее всего, тюркское или кавказское происхождение. В исконно русских фамилиях почти не встречается сочетание «мыл» в качестве корня, а суффикс «-ук» (или «-юк») характерен для украинской и, шире, западнорусской ономастики, но в паре с корнем «Мылым» выглядит как заимствование из другого языка.

Скорее всего, в основе лежит прозвище или личное имя, записанное на слух. Слово «мылым» может быть вариантом тюркского «мылым» (от «мыл» — мыло) или диалектного прозвища, связанного с профессией — мыловара. Однако более правдоподобна версия, что «Мылымук» — это русифицированная форма фамилии из числа коренных народов Сибири или Дальнего Востока. Например, в чукотско-корякских языках есть корни, звучащие как «мыл» или «мылы», означающие «волк» или «зверь». Суффикс «-мук» мог быть переосмыслен как фамильный показатель при записи в русские документы.

Ещё одна гипотеза — фамилия могла возникнуть в среде переселенцев с Кавказа. В адыгских и абхазских языках встречаются фамилии на «-мук» (например, Хамук, Бжамук), где вторая часть означает «человек» или «род». Тогда «Мылымук» могло означать «человек из рода Мылы» или «принадлежащий к Мылам». Учитывая редкость фамилии, она почти наверняка локальна и бытует в одном-двух регионах, возможно, на Северном Кавказе или в Сибири.

Словообразовательная модель проста: к основе «Мылым» добавлен суффикс «-ук», который в украинской традиции указывал на потомка или носителя признака (как в фамилиях Гончарук, Ковальчук). Но если основа не славянская, то «-ук» мог быть приставлен уже при адаптации фамилии в русскоязычной среде. В таком случае фамилия Мылымук — пример того, как иноязычное прозвище получило привычный для славян фамильный суффикс, но сохранило уникальное звучание.

О сословной принадлежности носителей судить сложно: фамилия не встречается в дворянских родословных книгах и не фиксируется в массовых переписях XIX века. Скорее всего, её носили крестьяне или казаки, либо представители малых народов, получившие фамилию при советской паспортизации. Известных исторических личностей с такой фамилией нет, что только подтверждает её исключительную редкость.