Фамилия Петелюк — яркий пример украинской модели фамильного словообразования. Она построена по типичной для западноукраинских земель схеме: основа + суффикс -юк, который в украинской ономастике указывает на потомка, сына или ученика мастера. То есть Петелюк — это буквально «сын (или человек) Петёля».

Корень здесь — прозвище Петеля. Его происхождение, скорее всего, связано с диалектным украинским словом «петля». В разных говорах так могли называть не только швейную деталь, но и хитреца, изворотливого человека («петлявый» — извилистый, увёртливый), либо, наоборот, мастера, делающего петли для одежды или сбруи. Есть и вторая, менее вероятная версия: от разговорной формы имени Петро (Пётр) — Петя, с добавлением суффикса -ель (Петель), но тогда ожидалась бы фамилия Петрук или Петрилюк. Петеля как самостоятельное прозвище встречается в исторических документах на Волыни и Подолье, что подтверждает первую гипотезу.

Географически фамилия Петелюк тяготеет к западным областям Украины — Волынской, Ровенской, Тернопольской, а также к юго-востоку Польши (историческая Холмщина). В России она редка и появлялась в основном в результате переселений конца XIX — начала XX века. В отличие от фамилий на -ов/-ин, которые в Российской империи часто давали крестьянам при переписи, Петелюк сохранил архаичную украинскую форму, не русифицированную бюрократией.

Интересная деталь: суффикс -юк в украинской традиции часто бытовал в среде казачества и свободных крестьян, реже — у шляхты. Поэтому носитель фамилии Петелюк, скорее всего, происходит из среды ремесленников-шорников, портных или просто людей с прозвищем за характер, а не из дворянского сословия. Смешение с фамилией Петлюк (от имени Петро) возможно, но Петелюк держится обособленно благодаря своему прозрачному прозвищному корню.