Фамилия Валюк образована от краткой формы крестильного имени Валентин — Валя. Имя Валентин в переводе с латинского означает «быть здоровым». Украинский суффикс -юк указывает на происхождение: Валюк буквально понималось как «сын Вали», то есть потомок человека по имени Валя. Такой тип фамилий типичен для западных регионов Украины, где суффикс -юк (наряду с -ук, -чук) служил основным способом обозначения родства.

Однако у фамилии есть и другая, менее очевидная версия происхождения. В некоторых говорах «валюк» или «валюка» называли человека, занятого валкой леса — лесоруба. Прозвище могло закрепиться за предком по роду занятий, а затем перейти в фамилию. Такое чередование значений — от имени к профессии — встречается в украинской ономастике, но для фамилии Валюк основным остаётся имя Валентин, поскольку прозвищная версия не имеет широкого распространения в письменных источниках.

Фамилия фиксируется в разных частях Украины, особенно в Волынской, Ровенской и Житомирской областях. Встречается и в Беларуси, где суффикс -юк также распространён. В России фамилия редка и чаще всего связана с миграцией украинского населения в XIX–XX веках.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Валентинов, Валенчук, Валин — показывает, что Валюк стоит особняком: в ней нет полного имени или типичного русского суффикса -ов, что подчёркивает её украинское происхождение.