Фамилия Омелюсик — редкий пример западноукраинской модели фамилий на -ик и -юк, скрещённых в одном суффиксальном блоке -юсик. Если разложить её на части, получится: корень Омель- (от имени Омелько, народной формы канонического Емельян), суффикс -юк (патронимический, «сын Омелька») и уменьшительный -ик. Но в живой речи -юк и -ик слились в один формант -юсик, который встречается в основном на Волыни, в Ровенской и Житомирской областях, а также среди переселенцев на Кубань. Такая двойная суффиксация — не ошибка, а местная диалектная черта: она подчёркивает не просто родство, а молодость или малость: «сын Омелька, да ещё и маленький».

Основа фамилии — разговорное имя Омелько (от греческого Αιμιλιανός — «ласковый», «приветливый»). В украинской традиции Емельян превратился в Омелян, а его уменьшительная форма Омелько стала самостоятельным именем. Соответственно, Омелюсик — это «внук» или «младший потомок Омелька». В польских метриках XVIII–XIX веков на Волыни встречаются записи Omelusik, что подтверждает: фамилия сложилась именно в польско-украинском пограничье, где суффикс -ик был особенно продуктивен.

Сословно носители фамилии в большинстве были крестьянами или мещанами. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — суффикс -ик в Речи Посполитой указывал на простое происхождение. В отличие от русских фамилий на -ов (Омельянов), украинская модель на -ик сохраняла личное имя предка в почти неизменном виде, без притяжательного суффикса. Поэтому Омелюсик — не «чей-то», а «чей-то малый»: фамилия сразу говорит и о родстве, и о возрасте или положении первого носителя.

В современной России фамилия встречается единично, в основном в Краснодарском крае и в Сибири — следы переселения украинских крестьян в конце XIX — начале XX века. В самой Украине, по данным переписи 2000-х, Омелюсиков больше всего в Ровенской области, особенно в Костопольском районе. Фамилия не изменила формы при русификации: её не переделывали в Омелюсиков, потому что она звучала как типично польско-украинская и не требовала адаптации.