Фамилия Попельнюк происходит от прозвища Попельный, которое восходит к церковнославянскому слову «попел» — «пепел, зола, перегорелый прах». Так что в основе фамилии лежит не имя, а прозвище, связанное с огнём и его последствиями. Человек, получивший такое прозвище, скорее всего, был погорельцем — потерял дом и остался на пустом месте, на пепелище. В этом случае прозвище фиксировало горький факт биографии, который, тем не менее, стал родовым именем.

Но возможен и другой сценарий. Наши предки часто выжигали лес под пашню — это был распространённый способ расчистки земли под посевы. Такой человек, живущий на освобождённом от леса участке или занимавшийся подсечным земледелием, тоже мог получить прозвище Попельный. Обе версии правдоподобны, и обе указывают на тесную связь с землёй и её обработкой, хотя первая — о погорельце — выглядит более прямой и вероятной, ведь прозвище чаще давали по случившемуся событию, а не по способу хозяйствования.

Суффикс -юк в фамилии Попельнюк — типичный для украинских и белорусских фамилий. Он указывает на сына или потомка: Попельнюк — «сын Попельного». Это характерная модель образования фамилий на западнорусских землях, тогда как на севере и востоке чаще использовали суффиксы -ов и -ин. Со временем прозвище Попельный, изначально присоединённое к наследственному имени, полностью заменило его как в повседневной жизни, так и в официальных документах, закрепившись за родом уже в форме Попельнюк.

Родственные фамилии — Попелов, Попель, Попельский, Попелюх — встречаются в разных регионах, от Полесья до Поднепровья, что подтверждает широкое бытование исходного прозвища. Отдельного упоминания заслуживает то, что в основе лежит именно книжное, церковнославянское слово «попел», а не разговорное русское «пепел» или украинское «попіл». Это говорит о том, что прозвище могло возникнуть в среде, где был распространён именно церковнославянский язык — например, среди грамотных людей, писарей или священнослужителей, либо просто под влиянием книжной традиции.