Фамилия Отнюков — одна из тех, где редкость звучания обманчива: за ней стоит прозрачная и довольно старая словообразовательная модель. В её основе лежит древнерусское нецерковное имя или прозвище Отнюк. Оно, в свою очередь, образовано от слова «отний» — «отцовский», «принадлежащий отцу» с помощью уменьшительно-ласкательного суффикса -юк (как в именах Иванюк, Петрюк, Гринюк). По сути, Отнюк — это «отцов сын», «маленький отец» или, что вероятнее, ласковое обращение к мальчику по имени в честь отца.

Суффикс -юк (а также -ук, -чук) особенно характерен для украинской, белорусской и южнорусской антропонимии. В отличие от великорусского -ов/-ев, он часто указывал не на прямую принадлежность («чей сын?»), а на более молодого или подчинённого члена семьи. Таким образом, Отнюк могло быть прозвищем младшего сына, которого называли «отцовым» в отличие от старших братьев, или же человека, который был очень похож на отца и постоянно с ним сравнивался.

Фамилия Отнюков образована уже по общерусской патронимической схеме: к основе Отнюк прибавили типичный русский суффикс -ов. Это значит, что носитель фамилии — потомок человека по прозвищу Отнюк. Переход от прозвища к фамилии произошёл, скорее всего, в XV–XVII веках, когда на Руси активно шёл процесс закрепления родовых имён. Встречается фамилия в основном в центральных и южных регионах России, где пересекались русские и украинские диалектные зоны.

В словарях и архивных записях эта фамилия попадается редко, что указывает на её локальное бытование. Возможно, она восходит к одному корню с фамилиями Отцов, Отцевич, Отченко — все они так или иначе отсылают к слову «отец». Но Отнюков стоит особняком именно из-за суффикса -юк, который придаёт прозвищу ласкательный, почти семейный оттенок. Сословной привязки у фамилии нет: Отнюковыми могли быть и крестьяне, и посадские люди, и служилые — прозвище не несло социальной окраски, только родственную.