Фамилия Неильчук — яркий пример украинской модели фамилий на -чук. Этот суффикс в западных и центральных регионах Украины (Волынь, Подолье, Галичина) играл роль патронимического маркера. Он буквально отвечал на вопрос «чей?»: Неильчук — это «сын Неила» или «потомок Неила». Такая модель образования фамилий стала особенно активной в XV–XVII веках, когда индивидуальные прозвища и имена закреплялись за целым родом.

В основе фамилии лежит редкое каноническое имя Неил. В православных святцах оно встречается как вариант имени Нил (ср. Нил Столобенский). В народном произношении имя Нил могло переходить в Неил под влиянием акающих говоров или просто как бытовая форма. Имя Нил (от греческого Νείλος — «Нил», река в Египте) в крестьянской среде было нечастым, но устойчивым. Соответственно, Неильчук — это не ремесленное или прозвищное образование, а чисто родовое: предка звали Неил, и его дети и внуки стали Неильчуками.

С географической точки зрения фамилия привязана к западной Украине. Встречается она в основном в Тернопольской, Хмельницкой и Ровенской областях. В России и Беларуси это редкая фамилия, что дополнительно указывает на её украинское происхождение. В польских метриках XIX века также фиксируются единичные случаи записи Niemilczuk, что может быть искажением при полонизации.

Двойственность корня порождает и вторую, менее вероятную версию. В украинских говорах есть слово «неїла» — непоседа, егоза. Если прозвище Неиль дали человеку с таким характером, то фамилия оказывается не патронимом, а прозвищем по поведению. Однако первая версия — от имени Нил/Неил — выглядит убедительнее: суффикс -чук почти всегда указывает на отчество, а не на качество человека.

В написании фамилии возможны варианты: Неильчук, Неільчук (с украинским мягким знаком) и даже Нильчук (если корень вернули к исходному «Нил»). В паспортах на русском языке закрепилась форма через «е», поскольку она точнее передаёт произношение. Фамилия не относится к старым дворянским родам — это типичная крестьянская или казацкая фамилия, которая закрепилась в эпоху, когда бывшее отчество стало наследственным.