Фамилия Павлючко образована от имени Павел (от латинского paulus — «малый») через украинскую уменьшительную форму Павлюк. Суффикс -ко в украинской ономастике — один из самых распространённых патронимических показателей: он указывает на потомка, часто младшего в роду или сына. Таким образом, Павлючко — это прямой потомок Павлюка, то есть «внук Павла» или «сын Павлюка».

Интересная деталь: фамилия Павлючко встречается почти исключительно на западе Украины, особенно в Ивано-Франковской и Львовской областях, а также среди украинской диаспоры. Это не случайно. Суффикс -чко (вместо более обычного -ченко) характерен для говоров Прикарпатья и Подолья: там фамилии на -чко часто обозначают не просто сына, а именно младшего сына или ученика. В центральных и восточных областях Украины та же модель дала бы форму Павлюченко.

Словообразовательная цепочка проста: Павел → Павлюк (уменьшительное) → Павлючко (потомок Павлюка). В русских фамилиях аналогом был бы Павлюков, но украинский язык сохранил суффикс, который передаёт не только родство, но и оттенок ласкательности. Предок носителя фамилии, скорее всего, был крестьянином или ремесленником — в среде украинского сельского населения патронимы на -ко были основным способом идентификации семьи. Среди казацкой старшины или шляхты такие фамилии встречались редко: там предпочитали формы на -ский или -ович.

Встречается также вариант Павлючко с ударением на последний слог — это характерно для некоторых говоров Галиции. В письменных источниках фамилия фиксируется с XIX века, но, как и многие украинские фамилии, могла бытовать и раньше в устной форме, не попадая в ревизские сказки.