Фамилия Вертебнюк — редкий случай, когда основа, скорее всего, связана не с ремеслом или личным именем, а с деталью ландшафта. В её основе лежит слово «вертеп» — в древнерусском языке так называли пещеру, овраг, ущелье или глубокий лог. Человек, живший в такой местности или рядом с ней, мог получить прозвище Вертебень, Вертебный, от которого и пошла фамилия. Суффикс -юк указывает на западноукраинское или белорусское происхождение: он типичен для Волыни, Подолья, Полесья и означает «сын» или «потомок» (Вертебнюк — сын или внук Вертебня). Таким образом, фамилия отвечает на вопрос «чей?» и закрепилась за потомками человека, прозванного по месту жительства.

Слово «вертеп» имеет и второе значение — народный кукольный театр, особенно распространённый на Украине. Однако связывать фамилию с этим значением стоит с осторожностью. Прозвище по профессии (кукольник, бродячий актёр) возможно, но менее вероятно: географические прозвища в крестьянской среде были массовыми, а театральное ремесло — узким. К тому же в украинских говорах слово «вертеп» в значении «овраг» встречается повсеместно, что делает ландшафтную версию основной.

В написании фамилии обращает на себя внимание буква «е» в корне. В украинском языке возможен вариант «вертiп» (через «і»), но в русской передаче закрепилось «е». Это не ошибка, а следствие адаптации фамилии к другой письменной традиции.

Фамилия Вертебнюк довольно редкая. Встречается преимущественно на западе Украины (Волынская, Ровенская области) и среди потомков переселенцев в Сибири и на Дальнем Востоке. Сословно носители, скорее всего, были крестьянами или казаками — фамилии на -юк редко встречаются у дворянства. Географическая привязка к оврагу или балке могла быть настолько точной, что в одном селе Вертебнюки жили только в определённом конце, у «вертеба».