Фамилия Одэмльук — случай, когда написание почти полностью скрывает происхождение. Если произнести её вслух, слышится что-то вроде «Одэмлюк» или «Адэмлюк». Скорее всего, перед нами украинская или белорусская фамилия с типичным суффиксом -ук/-юк, который в этих землях обозначал «сын» или «потомок»: Петрук, Иванюк, Грищук. Форма Одэмльук — это, вероятнее всего, искажённая запись фамилии Одемлюк или Адемлюк, где буква «э» и мягкий знак появились из-за особенностей передачи звуков при паспортизации или в документах на русском языке.

Корень здесь, скорее всего, ведёт к имени Адам. В украинском языке имя Адам в родительном падеже звучит как Адама, и от него образовали прозвище Адамлюк или Одемлюк: «сын Адама». Переход «а» в «о» — явление нередкое в западных диалектах украинского и в белорусском, где «а» в начале слова часто произносится как нечто среднее или даже как «о» (аканье наоборот). Так что фамилия Одэмльук — это вариант Адамлюк, который в бытовой речи мог звучать и как Одэмлюк, а на письме закрепился с лишним мягким знаком.

Есть и менее вероятная версия, что основа — не имя, а прозвище от слова «одемок» или «одомок» — так в некоторых говорах называли остаток, обломок, что-то неполноценное. Но для фамилии с суффиксом -ук это нетипично: обычно -ук присоединяли к имени или профессии, а не к нарицательному слову с негативным оттенком. Поэтому версия с Адамом выглядит убедительнее.

Географически фамилии типа Одемлюк, Адамлюк чаще всего встречаются в западных областях Украины — Волынь, Ровенщина, Львовщина, а также на юго-востоке Польши, в исторических землях Холмщины. Носитель фамилии Одэмльук с таким нестандартным написанием мог оказаться в результате миграции или ошибки переписчика: при переезде в Россию или другую республику СССР фамилию записали на слух, не зная точного оригинала.

По сословию предки с такой фамилией — скорее всего, крестьяне или мещане, поскольку -ук в украинской традиции — массовый суффикс именно среди сельского населения, в отличие от дворянских -ский или -ович. Никакой знаменитости с фамилией Одэмльук в открытых источниках не зафиксировано, но это не делает её менее ценной: она — живой след того, как имя Адам, пройдя через диалекты и канцелярские ошибки, превратилось в редкий и запоминающийся вариант.