Фамилия Желудок относится к редкому типу русских фамилий, образованных напрямую от нарицательного существительного без добавления патронимического суффикса. В отличие от подавляющего большинства русских фамилий на -ов, -ев, -ин, -ский, фамилия Желудок представляет собой чистую основу — прозвище, которое «застыло» в именительном падеже. Такая модель встречается у фамилий, произошедших от названий животных, птиц, предметов быта (например, Воробей, Соловей, Горшок), и указывает на то, что прозвище закрепилось за человеком напрямую, минуя форму «чей сын».

Значение прозвища Желудок неочевидно. В прямом смысле это орган пищеварения, но вряд ли предка прозвали так за его анатомические особенности. Скорее всего, прозвище носило переносный, метафорический характер. В русских говорах «желудком» могли назвать человека с большим животом, обжору или, наоборот, того, кто постоянно жаловался на боли в животе. Однако есть и другая, более любопытная версия: в некоторых диалектах «желудок» означал «кошелёк» или «мешочек для денег» (отсюда же «желудок» как часть кишки, которую использовали для хранения мелочи). В этом случае прозвище мог получить запасливый или скупой человек.

География фамилии узкая. Фамилия Желудок встречается преимущественно на западе России, в частности в Смоленской и Брянской областях, а также в Беларуси и на востоке Украины. Это объясняется тем, что в белорусском и украинском языках слово «желудок» (жалудак, шлунок) тоже бытовало в значении «кошелёк» или «желудок», что усиливает версию о профессионально-бытовом прозвище. В центральных и северных регионах России фамилия практически не фиксируется.

Важно отличать эту фамилию от похожей, но более распространённой фамилии Желудков. Желудок — это вариант без суффикса, который мог возникнуть как в русской, так и в украинской среде. В документах XVII–XVIII веков такие «голые» прозвища нередко записывались именно так, без родового окончания, особенно среди казачества и однодворцев. Таким образом, носитель фамилии Желудок с большой вероятностью имеет предка из западнорусских или малороссийских земель, получившего прозвище за характерную черту — либо телесную, либо связанную с бережливостью.