Фамилия Товстонюк происходит из западнорусских земель — скорее всего, с территории современной Беларуси или Украины, где распространены фамилии на -юк. Этот суффикс указывает на «малого», «сына» или «потомка» человека, чьё прозвище стало основой. То есть Товстонюк — буквально «сын Толстого» или «потомок Толстяка».

Основа фамилии — прилагательное «товстый» (в украинском и белорусском диалектах означает «толстый», «полный»). В русском языке этому соответствует «толстый», но в украинском «товстий» звучит мягче и сохранило древнее славянское звучание. Таким образом, прозвище Товстый давали человеку крепкого телосложения, возможно, упитанному или дородному. В старину прозвища, связанные с внешностью, были обычным делом и давались без насмешки — скорее как констатация факта.

Фамилия Товстонюк — патронимическая, то есть образована от личного прозвища отца. Модель на -юк характерна для Поднепровья, Волыни, Полесья и Галиции. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, которые часто закрепляли за крестьянами после отмены крепостного права, украинские и белорусские фамилии на -юк могли возникнуть раньше, в среде казачества и мещанства. Носитель фамилии Товстонюк мог быть потомком запорожского казака или крестьянина, чьё прозвище закрепилось в роду.

Интересно, что в украинской ономастике встречаются и однокоренные фамилии: Товстенко, Товстюк, Товстик. Но Товстонюк стоит несколько особняком — в ней суффикс -онюк, который встречается реже, чем просто -юк. Он мог возникнуть от формы «Товстоня» (ласкательное или уменьшительное от «товстий»), а уже от неё — «Товстонюк». Такая цепочка говорит о том, что прозвище могло быть не обидным, а домашним, семейным.

Географически фамилия наиболее плотно представлена в западных областях Украины, особенно на Волыни и в Ровенской области, а также среди украинской диаспоры. В России она встречается редко, чаще всего у потомков переселенцев с Украины. Никаких свидетельств о дворянском происхождении или принадлежности к высшим сословиям у фамилии нет — это типичная крестьянско-казацкая фамилия, что не делает её менее интересной.