Фамилия Серотюк — яркий пример украинской модели фамилии, где суффикс -юк (встречаются также варианты -ук, -чук, -нюк) указывает на принадлежность: «сын» или «потомок». В этом случае — «Серотюк» означает «сын Серого». В основе лежит прозвище Серый, которое в народной традиции могло относиться к человеку с седыми волосами, неброской внешности или, что чаще, к тому, кто носил серую, некрашеную одежду из домотканого сукна. В украинских говорах слово «сірий» имело и переносное значение — «скромный», «неприметный», иногда «бедный».

Суффикс -юк распространён в основном в центральных и западных областях Украины: на Подолье, Волыни, в Галиции. Если Серотюки — выходцы из этих регионов, фамилия могла закрепиться в XVII–XVIII веках, когда малороссийские прозвища начали переходить в наследственные фамилии. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, украинские на -юк редко встречаются у дворянства: Серотюки, скорее всего, были крестьянами или казаками.

Интересная деталь: фамилия могла возникнуть не напрямую от прозвища Серый, а от уменьшительной формы имени или отчества. В украинских реестрах XVI–XVII веков встречаются имена вроде Серей, Серафим, которые в быту сокращали до Серый. Тогда Серотюк — это не «сын Серого», а «сын Серея». Но вторая версия менее вероятна: имя Серей было редким, а прозвище Серый — массовым.

Однокоренные фамилии — Серый, Серенко, Серов, Серенков. В отличие от Серенко (с тем же значением, но другим суффиксом), Серотюк сохраняет более архаичную форму, типичную для западноукраинских говоров. Встречаются варианты написания: Серетюк (с «е» в корне) — это результат аканья или диалектного произношения.

Сословная принадлежность Серотюков не зафиксирована в общих справочниках. Поскольку фамилия не входит в списки потомственного дворянства Российской империи, её носители относились к податным сословиям: казакам, мещанам или государственным крестьянам. Сегодня фамилия встречается в Украине, а также в южных регионах России и в Молдове — в местах, куда переселялись украинские крестьяне в XIX–XX веках.