Фамилия Томьюк — редкий случай, когда географический и языковой следы почти не оставляют сомнений в происхождении. Её основа — имя Тома или Томко, народная форма крестильного имени Фома. В русской традиции это имя давали в честь апостола Фомы, а в западнорусских и украинских землях оно звучало как Хома, Тома или Томко. Суффикс -юк — характерный для украинской и белорусской ономастики, он указывает на принадлежность: «Томьюк» буквально означает «сын Томы» или «потомок Томы». Модель образования здесь та же, что и у фамилий Панасюк, Демьянюк или Романюк, но с менее частотной основой.

Если копнуть глубже, то форма Томьюк, а не Томюк, выдает диалектную или фонетическую особенность: мягкий знак в середине слова (Томь-юк) мог возникнуть под влиянием белорусского произношения, где смягчение согласных перед [у] встречается чаще, чем в литературном украинском. Поэтому фамилия, скорее всего, бытовала на стыке современных Брестской, Волынской или Ровенской областей — в зоне смешения украинских и белорусских говоров. Встречается она и сегодня в западных регионах Украины, а также среди потомков переселенцев в Сибири и на Дальнем Востоке, куда люди уезжали в ходе столыпинской аграрной реформы.

Версия о том, что Томьюк могло быть прозвищем от слова «томить» или «томный», маловероятна: суффикс -юк не характерен для русских прозвищ от глагольных корней. Если бы основа была славянской, фамилия звучала бы как Томилов или Томин. А вот связь с польским или литовским именем Томаш (через форму Томюк) возможна, но тогда написание было бы без мягкого знака. Таким образом, Томьюк — это фамилия-патроним, которая прямо говорит о том, что предок носителя носил разговорное имя Тома, а сама фамилия закрепилась на западнорусских землях, где такие модели были массовыми. Сословной привязки у неё нет: её могли носить и крестьяне, и мещане, и казаки — в зависимости от того, в какой социальной среде жил первый Томьюк.