Фамилия Цымбылюк — яркий пример украинской модели фамилии на -ук/-юк. Этот суффикс в украинской ономастике означает «маленький» или «сын»: Цымбылюк — сын или потомок человека по прозвищу Цымбал, Цымбалюк или Цымбыль. То есть перед нами типичная «патронимическая» фамилия, образованная от прозвища, которое, в свою очередь, восходит к профессии.

Корень «цимбал-» указывает на цимбалы — старинный струнный ударный музыкальный инструмент. Цымбалем на Украине называли музыканта, играющего на цимбалах, или мастера, который их изготавливал. Прозвище было распространённым в среде народных музыкантов, особенно в западных и центральных регионах Украины, где цимбалы входили в состав традиционных ансамблей (троистых музык). Со временем прозвище закрепилось как фамилия в формах Цымбал, Цымбалюк, а более редкий вариант Цымбылюк — результат местного фонетического произношения (с твёрдым «ы» вместо «и»).

Географически фамилия Цымбылюк тяготеет к западным областям Украины — Волыни, Подолью, Галичине. В России она встречается крайне редко, что подтверждает её узкорегиональное украинское происхождение. Интересно, что написание через «ы» (а не «и») — не ошибка, а диалектная черта, отражающая произношение в некоторых говорах украинского языка, где звук [и] звучит как твёрдый [ы].

Сословного барьера у фамилии не было: Цымбылюками могли быть и крестьяне, и казаки, и мещане. Единственное, что объединяло носителей — вероятная причастность к музыкальной среде в прошлом. Сейчас фамилия сохранилась преимущественно в Украине и среди украинской диаспоры. Встречаются также варианты Цимбалюк, Цымбалюк, Цимбалистый — все они однокоренные и указывают на того же предка-музыканта.