Фамилия Товстюк своим появлением обязана прозвищу Толстый, которое в старину давали человеку с заметной внешностью или не менее заметным характером. В основе фамилии лежит украинское или белорусское слово «товстий» — «толстый». Чередование согласных Л/В в корне — явление, характерное для этих языков, поэтому украинский Товстюк и белорусский Таўсцюк звучат по-разному, но происходят от одного корня.

Принадлежность к украинской или белорусской традиции закреплена суффиксом -ЮК. В этих языках он указывает на родство: Товстюк — это потомок Толстого, его сын или внук. Такая модель образования фамилий была массовой на землях современной Украины и Белоруссии, особенно среди крестьянства и казачества, где отчество на -юк постепенно закреплялось как семейное имя.

Что именно имели в виду, называя человека Толстым, — вопрос открытый. Прямое значение указывает на дородность, крупное телосложение. Но в народной традиции это же слово нередко использовалось иносказательно. Толстым могли прозвать человека медлительного, неповоротливого или, наоборот, грубого и неуступчивого. В некоторых говорах слово несло оттенок «богатый», «зажиточный», ведь полнота часто считалась признаком достатка.

Сам по себе корень «товст-» встречается в украинских и белорусских фамилиях довольно часто: Товстенко, Товстый, Товстик. Фамилия Товстюк стоит в этом ряду особняком благодаря суффиксу, который сразу выдает западнорусское или украинское происхождение рода. В России такая фамилия встречается реже, и чаще всего ее носители — потомки выходцев с Украины или из Белоруссии.

Точное место возникновения фамилии установить сложно: она могла независимо появиться в разных селах, где жил свой Толстый, давший начало целому роду Товстюков. Но именно суффикс -ЮК позволяет уверенно говорить о том, что фамилия сформировалась в среде, где говорили по-украински или по-белорусски, и закрепилась как наследственное имя в XVI–XVIII веках, когда подобные фамилии активно складывались у простого люда.