Фамилия Пителяк — одна из тех, где корень не лежит на поверхности, а суффикс сразу выдаёт географию. Окончание -як характерно для западноукраинских и польских фамилий, особенно в Подолье, на Волыни и в Галичине. Такие фамилии часто образовывали от прозвищ, реже — от названий профессий или местности, и Пителяк не исключение.

Основа фамилии — «питель». В украинских и польских говорах «питель» (pytel) означало «мешок», «куль», иногда — «сума» или «кошель». Прозвище Питель могли дать человеку, который носил мешковатую одежду, торговал мешками или просто был неуклюжим, «мешковатым». В переносном смысле «питель» могло относиться к скупому или запасливому человеку — тому, кто «копит в мешок». Реже встречается версия, что «питель» — это диалектное название долота или бурава, но для фамилии такое значение менее вероятно, так как инструментальные прозвища обычно давали по конкретному ремеслу, а не по общему слову.

Суффикс -як в фамилиях выполняет две функции: указывает на принадлежность (сын Пителя) или на носителя признака (тот, кто связан с пителем). В польской ономастике суффикс -ak часто образовывал фамилии от прозвищ, подчёркивая характер или занятие. Таким образом, Пителяк — это «сын Пителя» или просто «человек, прозванный Пителем». Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская, распространённая в среде, где прозвища были основным способом идентификации.

Встречаемость фамилии невысокая, что говорит о её локальности. Основной ареал — западные области Украины (Тернопольская, Хмельницкая, Львовская) и приграничные районы Польши. В России фамилия редкая, чаще всего встречается у потомков переселенцев конца XIX — начала XX века. В написании возможны варианты: Пителяк, Питтеляк, Pytelak — последнее указывает на польское происхождение, где «p» читается твёрдо.

Словообразовательный разбор простой: корень пител- (от «питель») + суффикс -як. Ударение в русском языке обычно падает на последний слог — Пителя́к, хотя в украинском варианте возможно ударение на первый слог. Фамилия однокоренная с польскими Пытель (Pytel) и Пытляк (Pytlak), а также с украинскими Питель, Пительчук. Родственных фамилий с тем же корнем, но другим суффиксом, много, что подтверждает распространённость прозвища в прошлом.