Фамилия Альтштейн — один из ярких примеров так называемых «немецких» фамилий еврейского происхождения, которые массово фиксировались на территории Российской империи в XVIII–XIX веках. Её основа — два немецких корня: «alt» (старый) и «Stein» (камень). Буквально фамилию можно перевести как «старый камень». В отличие от многих искусственных фамилий, которые придумывали чиновники для переписи, Альтштейн могла быть и прозвищной — так могли назвать человека с крепким, «каменным» здоровьем или упрямым характером, либо того, кто жил у старого каменного строения или межевого камня.

Модель образования здесь — типичная для ашкеназских фамилий: два корня, соединённые без суффикса, что характерно для немецкой ономастики. Аналогов много: Гольдштейн (золотой камень), Розенштейн (розовый камень), Шварцштейн (чёрный камень). Фамилия не получила славянского суффикса -ов/-ев, что говорит о том, что она закрепилась уже в готовом виде, без русификации, и чаще всего встречалась у еврейского населения черты оседлости — на территории современных Украины, Беларуси, Польши.

Интересная деталь: в некоторых случаях фамилия могла быть не прозвищем, а топонимической — от названия населённого пункта. В Германии есть несколько мест с названием Альтштайн (Altstein), но вероятность, что фамилия произошла от конкретного немецкого города, невелика: у еврейских семей редко брали фамилии от мест, где они не жили веками. Более правдоподобна версия, что фамилия — «украшающая», то есть красиво звучащая, которую выбрали сами носители или чиновник, чтобы записать её в реестр. В пользу этого говорит и то, что «старый камень» — образ устойчивый и понятный, без отсылки к конкретному месту.

Сословно носители фамилии Альтштейн в XIX веке почти всегда относились к мещанам или купцам (иногда — к ремесленникам). Дворянской ветви у этой фамилии нет, если не считать единичных случаев получения личного дворянства за заслуги.