Фамилия Жовтобрух звучит необычно для русского уха, но её происхождение прозрачно и сразу отсылает к украинскому языку. В основе лежит сложение двух слов: «жовтий» (жёлтый) и «брух» (живот, брюхо). Буквально — «жёлтобрюхий». Такие прозвища в славянской среде давали по характерной внешней примете: либо у человека был заметный, возможно, светлый или рыжеватый живот, либо он носил одежду жёлтого цвета, которая бросалась в глаза. Перенос на фамилию произошёл стандартным для украинской ономастики путём — без добавления суффикса, в чистом виде прозвища. Это так называемые «бессуффиксные» фамилии, которые распространены на западе Украины, особенно в Галичине, Подолье и на Волыни.

Интересно, что фамилия Жовтобрух избежала типичной для русской традиции русификации через суффиксы -ов или -ин. Если бы носитель перебрался в великорусские губернии, его могли бы записать как Жовтобрюхов или Желтобрюхов. Сохранение исходной формы указывает на то, что фамилия закрепилась в тех регионах, где украинский язык был основным для документов и быта — на территории Речи Посполитой, а затем в Австро-Венгрии и юго-западных губерниях Российской империи. Географически фамилия до сих пор чаще всего встречается в Винницкой, Хмельницкой, Тернопольской и Львовской областях.

Слово «брух» в украинском языке имеет и переносное значение — «чрево», «утроба», поэтому прозвище могло относиться не только к внешности, но и к характеру: так могли назвать обжору или человека с большим аппетитом. В старинных реестрах запорожских казаков встречаются похожие прозвища — Жовтобрюх, Жовтобокий, что подтверждает бытовую основу таких имён. Фамилия не относится к дворянским или аристократическим, её носители — в основном крестьяне, казаки, ремесленники, что типично для прозвищных фамилий южнорусских земель.

Сравните с однокоренными фамилиями: Жовтобрюхов (русифицированный вариант), Жовтобок (жёлтый бок), Жовтоног (жёлтая нога). Все они образованы по одной модели — описание человека по цвету части тела. Это целая группа украинских фамилий-характеристик, где цветовая примета становилась родовым именем. В отличие от фамилий на -енко или -ук, которые указывают на сына или ученика, Жовтобрух — это прямое, «прозрачное» прозвище, которое закрепилось за предком, скорее всего, в XVI–XVII веках.