Фамилия Полинюк образована по восточнославянской модели с суффиксом -ук/-юк, который характерен для украинской и белорусской ономастики. Этот суффикс в большинстве случаев указывает на принадлежность к кому-то или происхождение от кого-то: Полинюк — это «сын Полина» или «человек из рода Полина». В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, где ударение часто падает на окончание, в фамилиях на -юк оно обычно фиксируется на суффиксе: ПолинЮк.

Основа фамилии — имя Полин. В русской традиции это краткая форма от канонического имени Павел (через его просторечный вариант Павли́н или Поли́н). Однако здесь есть важный нюанс: в украинском языке имя Полин могло быть формой от Аполлинарий или Поликарп, но гораздо чаще оно выступало как народный вариант имени Павел. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» упоминаются подобные образования: Полин, Полинов, Полинкин — все они восходят к имени Павел через диалектные формы.

Географически фамилия Полинюк тяготеет к западным регионам Украины: Волынь, Подолье, Галичина. Там суффикс -ук/-юк особенно распространен и образует фамилии от крестильных имен, прозвищ и названий занятий. В российских переписях XIX века фамилия почти не встречается, что подтверждает её украинские корни.

Есть и менее вероятная, но возможная версия: основа могла произойти от прозвища Полин, связанного с растением полынь (в украинском — полин). В этом случае Полинюк — потомок человека, которого прозвали горьким, худым или колючим, как полынь. Однако эта гипотеза слабее, поскольку прозвища от названий трав в фамилиях на -юк редки и уступают по частоте патронимическим моделям. Правдоподобнее считать, что предок носителя фамилии Полинюк был сыном или внуком человека по имени Полин (Павел).

Таким образом, фамилия Полинюк — типичный украинский патроним, который говорит о семейной связи с человеком, носившим имя Полин. Она не указывает напрямую на сословие или ремесло: её носителями могли быть и крестьяне, и казаки, и мещане.