Фамилия Орлык — редкий случай, когда основа бросается в глаза, но механизм образования заставляет задуматься. На первый взгляд кажется, что перед нами «орёл» с украинским или польским суффиксом -ык/-ик, который уменьшает или смягчает значение: Орлык — «маленький орёл», «орлёнок». Такая модель типична для западнорусских земель, где фамилии на -ук, -юк, -ик, -ык особенно часты (Шевчук, Ковалик, Бондарик). Однако в русской ономастике суффикс -ык встречается реже и часто указывает на прозвище, а не на прямое родство с птицей.

Слово «орлык» в старых говорах имело и другое значение — так могли называть человека с орлиным носом, острым взглядом или гордой осанкой. Прозвища, данные по внешности или повадкам, легко переходили в фамилии, особенно в среде крестьян и казаков, где имена давали не по отцу, а по яркой примете. Вероятнее всего, первый носитель фамилии Орлык получил её не за то, что был сыном человека по прозвищу Орёл, а за собственный «орлиный» характер или профиль.

Географически фамилия тяготеет к юго-западу России и Украине. В реестрах запорожских казаков и в польских метриках XVI–XVII веков встречаются похожие прозвища — Орлик, Орля, Орловский. Форма Орлык могла закрепиться в результате адаптации украинского или польского написания (Orlik) под русскую кириллицу с сохранением твёрдого окончания. Встречается она и в Белоруссии, где суффикс -ык продуктивен в фамилиях, образованных от названий птиц и зверей (Волк — Волчык, Заяц — Зайчык).

Словарь Б. Унбегауна прямо не разбирает фамилию Орлык, но относит подобные формы к типу «прозвищных» фамилий на -ик/-ык, которые возникали в среде, где фамилии ещё не стали наследственными, а фиксировали индивидуальную черту. Таким образом, предки человека с фамилией Орлык, скорее всего, были не дворянами и не священниками, а свободными крестьянами, казаками или мещанами, получившими прозвище за внешность или манеру поведения.