Фамилия Вербельчук образована по модели, характерной для украинской и белорусской ономастики: суффикс -чук указывает на родство по отцу, то есть «сын Вербеля» или «потомок Вербеля». Такие фамилии чаще всего встречаются на западе Украины, в Волынской, Ровенской и Житомирской областях, а также в южных районах Беларуси. Сам суффикс -чук — один из самых продуктивных в западноукраинском фамильном словообразовании, он вытеснил более древние формы на -енко в этих регионах.

Основа фамилии — прозвище Вербель, которое восходит к польскому werbel — «барабан, барабанная дробь». Это слово, в свою очередь, заимствовано из немецкого Wirbel — «вихрь, кружение», но в польском языке закрепилось именно в музыкальном значении. Барабан — один из древнейших инструментов, известный с эпохи неолита: первые изображения барабанов найдены в пещерах Южной Африки, а в Древнем Египте он использовался в религиозных церемониях и военных походах. В европейской традиции барабан стал обязательным атрибутом городских глашатаев, военных оркестров и народных гуляний.

Прозвище Вербель, скорее всего, дали человеку, который профессионально играл на барабане или изготавливал их. В польских и украинских землях XVI–XVIII веков барабанщики входили в состав цеховых объединений музыкантов, а в казацкой среде литавры и барабаны использовались для передачи сигналов на поле боя. Альтернативная версия — прозвище могло быть дано за громкий голос или шумный характер, по аналогии с дробью барабана, но профессиональное толкование выглядит убедительнее: в ономастике прозвища по ремеслу встречаются чаще, чем по поведенческим чертам.

Сравнение с однокоренными фамилиями помогает уточнить ареал. Вербель (без суффикса) встречается в Польше и среди украинских переселенцев, Вербелюк и Вербельчук — типично украинские варианты, а Вербельский — польская шляхетская форма на -ский. В русских говорах фамилия почти не фиксируется, что подтверждает её западнославянское происхождение. Таким образом, носители фамилии Вербельчук — потомки человека, которого в его окружении знали как барабанщика, и эта характеристика закрепилась в родовом имени.