Фамилия Пилюх — редкий пример, где прозвище перешло в фамилию почти без изменений, минуя типичные суффиксы -ов, -ин или -ский. В ней нет «патронимического» окончания, указывающего на отца: перед нами застывшая форма личного или профессионального прозвища. Основа — «пилюх» — скорее всего, связана с диалектным словом «пилюкать» или «пилюхать», что в южнорусских и украинских говорах означало «пищать, издавать тонкий звук», а также «играть на дудке, свирели». Соответственно, Пилюхом могли прозвать музыканта-дударя, пастуха, который подавал сигналы рожком, или просто человека с тонким, писклявым голосом.

Версия с польским влиянием (от «piluch» — «опилки» или «пильщик») менее вероятна для русской фамилии, но не исключена на западнорусских территориях, где были контакты с польским языком. В таком случае прозвище могло относиться к плотнику или лесорубу. Однако фонетика — «Пилюх» с мягким «л» и ударением на «ю» — склоняет к версии о звукоподражательном происхождении.

Фамилия встречается спорадически, без ярко выраженного гнезда. Основные следы — в бывших Черниговской и Полтавской губерниях, а также среди казачества Кубани. В переписях XIX века носители фамилии числились в основном крестьянами и мещанами, что подтверждает бытовое, а не аристократическое происхождение.

Редкость фамилии объясняется и тем, что суффиксальная модель -ух/-юх в русской ономастике непродуктивна. Она характерна скорее для украинских фамилий на -ух (Мельничук, Ковальчук), но Пилюх — не патроним, а чистое прозвище. По сути, это фамилия-прозвище, где человек назван по одному характерному признаку — звуку, который он издавал или воспроизводил.