Фамилия Айзеншток — редкий для России образец чисто немецкой фамилии, которая не подверглась русификации ни по форме, ни по звучанию. Она сложносоставная, и её разбор сразу даёт ответ о происхождении: первая часть «айзен» (Eisen) переводится с немецкого как «железо», вторая — «шток» (Stock) — «палка», «трость», «ствол». Буквально фамилия означает «железная палка» или «железный посох». В отличие от большинства русских фамилий, образованных суффиксами принадлежности (-ов, -ин), Айзеншток — это готовая основа, прозвище или профессиональное имя, которое закрепилось за человеком без изменений.

Скорее всего, фамилия возникла как прозвище. В немецкой ономастике составные фамилии, начинающиеся с «Eisen», часто указывали либо на ремесло (кузнец, работающий с железом), либо на характер человека — твёрдый, несгибаемый, как железо. Второй корень, «Stock», мог означать не только физический предмет (посох, дубинку), но и использоваться в переносном смысле: «упрямец», «человек, который стоит на своём». Таким образом, Айзеншток — это, вероятно, прозвище крепкого, сурового человека или, что более правдоподобно, мастера по изготовлению железных инструментов и орудий (например, оружейника или кузнеца, делавшего древки для копий).

Географически фамилия уходит корнями в немецкоязычные земли — скорее всего, в Баварию, Австрию или южные регионы Германии, где была распространена модель образования фамилий-прозвищ по ремеслу. В Россию Айзенштоки попали, как правило, в XVIII–XIX веках вместе с волнами немецких колонистов, которых приглашали осваивать Поволжье, Новороссию и Прибалтику. Встречается фамилия и у евреев-ашкеназов, живших в Германии и Австрии: для еврейских фамилий также характерны немецкие корни, но в этом случае «шток» могло означать не палку, а «ствол рода» или «племя», что делало фамилию метафорической — «железный род».

С точки зрения словообразования, Айзеншток — редкий пример фамилии, которая сохранила исходное написание и произношение без адаптации к русской грамматике. В русском языке она не склоняется по падежам как типичная фамилия на согласный (в отличие от «Айзенштокова» или «Айзенштокин»). Это говорит о том, что носители фамилии долгое время жили в замкнутой среде (немецкие колонии) и не переходили на русские фамильные суффиксы. Среди однокоренных немецких фамилий можно назвать Айзенберг (железная гора), Айзенхауэр (железный дровосек) и Айзенман (железный человек), но «Айзеншток» выделяется своей конкретностью и бытовым подтекстом — это не гора и не человек, а именно инструмент или оружие.