Фамилия Ватылюк — характерный пример украинской модели фамилий на -юк, которая в западных регионах (Волынь, Подолье, Галичина) выполняла ту же роль, что и русские фамилии на -ов/-ев: указывала на родство, чаще всего по отцу. Суффикс -юк (как и -ук, -чук) означает «маленький» или «потомок», поэтому Ватылюк — это буквально «сын Ватыла» или «потомок Ватыла».

В основе лежит мужское имя Ватыл. Само по себе имя редкое, но оно не случайно: это народная, обиходная форма от греческого имени Ват (Βάτας). На русский язык греческое «батас» переводят как «терновник» или «купина» — тот самый неопалимый куст из Ветхого Завета, символ несгораемой веры. Ономастический словарь связывает это имя с мучеником Ватой Персянином (IV век). Этот святой жил в Персии, принял монашество, а во время гонений на христиан при царе Шапуре II был убит в городе Низибии (современная Турция) за отказ отречься от Христа. Именно его имя, пройдя через народную речь, дало форму Ватыл.

В быту имя Ват было неудобным для склонения и звучало коротко, поэтому в украинской и белорусской среде его «нарастили» суффиксом -ыл, получив полнозвучное Ватыл. Такая модель — от редкого греческого имени через народную адаптацию — встречается нечасто, что делает фамилию Ватылюк ономастически ценной: она сохранила след церковного имени, которое в чистом виде почти исчезло из обихода.

Таким образом, предок носителя фамилии Ватылюк был, скорее всего, человеком, которого в семье или в селе звали по отцу Ватылом, а то и просто по деду, носившему это редкое имя. Фамилия закрепилась на западноукраинских землях, где суффикс -юк особенно активен, и сегодня её можно встретить преимущественно в Тернопольской, Ивано-Франковской и Львовской областях, а также среди потомков переселенцев в других регионах.