Фамилия Замухрюк — редкий случай, когда прозвище почти без изменений перешло в фамилию. В ней нет суффиксов принадлежности (-ов, -ин, -ский), которые обычно оформляли фамилии в центральной России. Такая «голая» форма характерна для украинской и белорусской традиции, где прозвище часто становилось фамилией как есть. Поэтому географически фамилия скорее всего зародилась на западе или юго-западе современной России, в Беларуси или на Украине.

Основа фамилии — слово «замухрюк» (или «замухрыжка»). В русских и украинских говорах так называли неопрятного, замученного жизнью человека, нечто вроде «замухрышки». Корень «мухр-» родствен слову «мухрыга» — так в диалектах называли бродягу или оборванца. Приставка «за-» усиливает значение: доведённый до крайней степени небрежности, запущенный. Прозвище давали не в обиду, а по внешнему признаку — например, человеку, который вечно ходил в грязной одежде из-за работы (угольщик, печник, кузнец) или просто не следил за собой.

Словообразовательная модель здесь нестандартная. Обычно фамилии на -ук/-юк (как Михальчук, Ковальчук) образуются от имён или профессий, а Замухрюк — сразу от цельного прозвища, причём с экспрессивной окраской. Сравните с однокоренными: Замухрышкин (с русским суффиксом -ин) или Замухрыга (прозвище без оформления). Вариант Замухрюк встречается гораздо реже — это говорит о том, что фамилия могла закрепиться в одной конкретной местности, в отдельном роду, а не разойтись широко по переписям.

Сословной принадлежности у фамилии нет: прозвище могло закрепиться и за крестьянином, и за мещанином. В документах XIX — начала XX века Замухрюки изредка встречаются среди крестьян Черниговской и Могилёвской губерний. Известных носителей с этой фамилией в истории нет — она осталась на уровне бытового именования, не попав в дворянские родословные или списки знаменитостей. Для потомков это знак того, что предок был человеком простым, с яркой внешней особенностью, которую окружающие запомнили и передали в фамилию.