Фамилия Витрянюк — яркий пример украинской модели фамилий с суффиксом -юк. Этот суффикс в западных и центральных регионах Украины (Волынь, Подолье, Галичина) выполнял роль отчества: он указывал на потомка, «малого» или сына человека, чьё имя или прозвище легло в основу. Витрянюк — буквально «сын Витряня», где Витрянь — это либо усечённая форма личного имени (например, Витрян от Витрян, что могло быть вариантом Витольд или Викентий), либо, что вероятнее, прозвище, связанное с ветром.

Основа фамилии — «вітер» (ветер). В украинском языке слово «вітряний» означало «ветреный», «легкомысленный», «непостоянный», а также могло относиться к человеку, который «летит как ветер» — быстрому, порывистому, или же тому, кто работает на ветру, например мельнику. Ветряные мельницы (вітряки) были распространены в степных и возвышенных районах Украины, и прозвище Вітряк или Вітряний нередко давали именно мельнику. Отсюда Витрянюк — потомок мельника, человека, обслуживающего ветряк.

Менее распространённая, но возможная версия — связь с диалектным словом «вітрянка» (ветряная оспа) или «вітряний» в значении «надутый ветром», «пустой». В таком случае прозвище могло носить ироничный или насмешливый характер, но для фамилий чаще выбирали основу с более конкретным ремесленным или бытовым значением.

В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, которые закрепились в центральных и северных областях, фамилии на -юк остались преимущественно в украинской среде и до XIX века редко фиксировались в официальных документах Российской империи. Витрянюки — это, скорее всего, выходцы из сельских общин Подолья или Волыни, где фамилия могла возникнуть в XVII–XVIII веках, когда крестьянам и казакам давали прозвища по занятиям или внешним чертам. Фамилия недворянская, не встречается в родословных книгах — её носители, вероятно, были крестьянами, ремесленниками или казаками.

Написание фамилии устойчиво: через «и» в первом слоге и «юк» на конце. Варианты с «е» (Ветрянюк) встречаются реже и обычно связаны с описками или адаптацией в русскоязычной записи. В современной Украине фамилия редкая, но не исчезнувшая — её можно встретить в Житомирской, Хмельницкой и Ровенской областях.