Фамилия Петюк принадлежит к распространённому типу украинских и белорусских фамилий на -юк. Суффикс -юк в этих языках — уменьшительный или патронимический, то есть указывающий на происхождение: «сын такого-то» или «младший родственник». В данном случае основа — Пётр. Петюк — это «маленький Пётр» или «сын Петра». Аналогичным образом образованы фамилии Ваctorюк (от Василий), Грицюк (от Григорий), Иванюк (от Иван). Таким образом, далёкий предок носителя фамилии Петюк с большой вероятностью был Петром, а его потомок или младший член семьи получил прозвище Петюк, которое затем закрепилось как фамилия.

Интересная деталь: в русской традиции при крещении использовалась полная форма имени Пётр, а в украинской и белорусской — его народные варианты Петро, Петык, Петюк. Поэтому фамилия Петюк — яркий маркер западнорусского или малороссийского происхождения. Она практически не встречается в северных и центральных областях России, где преобладают фамилии на -ов/-ев (Петров, Петрухин). Основной ареал фамилии — западные области Украины (Волынь, Подолье, Галиция) и юго-запад Беларуси (Брестчина, Гродненщина). Встречается она и у белорусов, и у украинцев, и у тех, кто в XIX–XX веках мигрировал в Сибирь, на Дальний Восток или в Казахстан.

Есть и менее вероятная версия, которую приводят некоторые исследователи: основа могла быть не от имени Пётр, а от прозвища Петюк, которое давали человеку маленького роста или с какой-то характерной чертой, напоминающей петуха (петушиный задиристый нрав, яркая одежда). Но эта гипотеза слабая: звуковое совпадение с именем Пётр слишком очевидно, и большинство фамилий на -юк в этом регионе именно патронимические, а не прозвищные. Так что основная версия — от имени Пётр — остаётся самой правдоподобной.

В документах фамилия фиксируется с XVII–XVIII веков, когда на землях Речи Посполитой начался массовый процесс закрепления фамилий за крестьянством и казачеством. Петюки тогда были, скорее всего, простыми сельскими жителями — хлеборобами или ремесленниками. Среди известных носителей фамилии нет громких исторических фигур, но это не делает её менее ценной: за ней стоит история многих поколений людей, живших на западе славянского мира.