Фамилия Вильшук — редкий пример восточнославянской фамилии с западнославянским корнем. Её основа — «Вильш» — восходит к польскому или белорусскому слову «ольха» (по-польски olcha, по-белорусски вольха). Чередование начального «в» и гласного — характерная черта: в польских диалектах и белорусском языке ольха звучит как «вільха» или «вільша». Так что Вильшук — это буквально «ольховый человек».

Суффикс -ук (в белорусском и украинском вариантах — -ук, -юк) указывает на принадлежность: сын кого-то или выходец из чего-то. То есть фамилия могла означать «сын Вильша» или «тот, кто живёт у ольхи». В белорусской ономастике суффикс -ук вообще один из самых продуктивных, особенно на западе и в центре Беларуси. Поэтому географически фамилия Вильшук скорее всего происходит из regions современной Брестской или Гродненской области, где белорусский язык соседствует с польским.

Второй возможный вариант — прозвище по месту жительства. Ольха на болотистых почвах растёт густо, и человека, чей дом стоял в ольшанике, могли прозвать Вильшой. Отсюда и фамилия. Имя-прозвище «Вильша» в старых польских и белорусских документах встречается, хоть и редко: так называли либо по дереву, либо по цвету волос (ольховый — тёмный, с рыжиной).

В польском языке существует фамилия Wilczuk (от wilk — волк), но Вильшук — это не описка и не вариант. Корень другой: не «волк», а «ольха». Спор мог бы возникнуть, если бы фамилия писалась через «ч» — Вильчук, но форма с «ш» чётко привязана к дереву.

В дореволюционной России фамилия Вильшук не попала в дворянские родословные книги — это крестьянская или мещанская фамилия, типичная для западных губерний. Носители её, скорее всего, были земледельцами или ремесленниками, жившими в лесных районах. Сегодня фамилия встречается в Беларуси, на западе Украины и среди потомков эмигрантов в Польше, Канаде и США. Встретить Вильшука в России — редкость, но возможно, если предки переселились в XX веке в Сибирь или на Дальний Восток.