Фамилия Велетнюк образована от прозвища или имени, в основе которого лежит украинское слово «велетень» — «великан», «исполин», «гигант». Скорее всего, так называли человека высокого роста, обладающего недюжинной физической силой. В славянской мифологии с этим корнем связаны и мифические существа — волоты (велеты). Согласно преданиям, эти великаны жили в неприступных горах и дремучих лесах, обладали огромной мощью, могли сдвигать горы и вырывать с корнем дубы. Поэтому не исключено, что в древности Велетнем могли назвать ребёнка с пожеланием богатырского здоровья или в честь языческих персонажей — Горыни, Дубыни или Бородыни.

С точки зрения словообразования, фамилия Велетнюк следует типичной украинской модели. Суффикс -юк (вариант -ук) указывает на принадлежность: «сын Велетня» или «потомок того, кого прозвали Велетнем». Такие фамилии особенно распространены на западе Украины — в Волынской, Ровенской, Житомирской областях. География бытования фамилии подтверждает её украинское происхождение и связь с народной традицией давать прозвища по внешним признакам.

Иногда фамилию ошибочно связывают с глаголом «велеть» (приказывать), но это маловероятно: корень «велет-» в значении «великан» встречается в украинском, польском и белорусском языках, а суффикс -юк однозначно указывает на восточнославянскую, преимущественно украинскую, среду. Таким образом, предки современных Велетнюков, скорее всего, были людьми рослыми и сильными, а сама фамилия — живое напоминание о том, как в старину ценили физическую мощь и связывали её с образами древних былинных богатырей.