Фамилия Аренштейн — это «говорящая» немецкая фамилия, которая буквально означает «орлиный камень». Она образована от двух немецких основ: «Aar» (устаревшее, поэтическое название орла, чаще встречавшееся в южнонемецких диалектах) и «Stein» (камень). В буквальном смысле фамилия могла означать либо «орлиная скала», либо указывать на человека, жившего у скалы, где гнездились орлы. В средневековой Германии такие прозвища часто давали владельцам замков или постоялым дворам, расположенным на возвышенностях.

Словообразовательная модель типична для немецких фамилий: основа + «-stein». Суффикс «-штейн» в немецкой ономастике указывает на топографический признак (камень, скала, гора). В отличие от славянских фамилий, где суффиксы (-ов, -ин, -ский) привязывают к роду или месту, немецкие фамилии на «-штейн» часто были прозвищами, закрепленными за конкретным домом или участком земли.

Фамилия не является массовой в России. Она относится к числу фамилий немецких колонистов, которые переселялись в Российскую империю в XVIII–XIX веках по приглашению Екатерины II. В основном носители фамилии Аренштейн оседали в Поволжье, Причерноморье и на Волыни. Встречается также вариант написания «Аренштайн» — это транслитерация с немецкого «Arenstein» или «Ahrstein», где «Ahr» — диалектная форма того же «Aar».

Среди однокоренных фамилий можно назвать Арендт (от «Aar» — орел) и Штейн (камень). Однако Аренштейн стоит особняком: в ней слились два конкретных образа — хищная птица и твердая порода. В дореволюционных метрических книгах эта фамилия часто записывалась через «ять» или с двойной «н», что отражает попытки адаптировать немецкое звучание к русской графике.

Вероятнее всего, предки носителей фамилии были не дворянами, а ремесленниками, крестьянами или мещанами немецкого происхождения. Встречаются упоминания об Аренштейнах — владельцах небольших кирпичных заводов и мельниц в немецких колониях. Еврейская версия происхождения фамилии маловероятна: хотя «Арен» может ассоциироваться с идишским «арон» (ковчег), сочетание с «штейн» в еврейской ономастике нехарактерно и не фиксируется словарями еврейских фамилий.