Фамилия Барстейга — редкий случай в русском ономастиконе, и её происхождение, скорее всего, не славянское. Если отбросить интуитивное желание искать корни в русских говорах, то наиболее правдоподобная версия ведёт к немецкому или голландскому имени собственному. В основе может лежать сложная фамилия Barsteige, где Bar- — это сокращение от имени Bartholomäus (Варфоломей) или от слова Bär (медведь), а Steige — это «подъём», «крутая дорога» или «тропа». Буквально — «дорога Варфоломея» или «медвежий подъём». Такие фамилии, указывающие на место жительства у подножия холма или у крутого склона, типичны для немецкоязычных регионов.

В русском языке фамилия могла появиться в результате обрусения фамилии переселенцев из Германии или Прибалтики. В XVIII–XIX веках в Россию приезжало много немецких колонистов, ремесленников и специалистов, и их фамилии нередко адаптировались на слух: исходное окончание -e или -en отпадало, а ударение смещалось. Барстейга — это почти точная транслитерация, без суффиксальной русификации (как было бы в случае Барстейгов или Барстейгин), что указывает на относительно позднее и, возможно, единичное закрепление фамилии.

Морфология фамилии нестандартна для русского языка: окончание -а в мужском роде не склоняется по падежам как типичная русская фамилия (сравните: Шевченко, Дурново). Это дополнительный маркер иноязычного происхождения. Скорее всего, предок носителя фамилии был либо выходцем из немецких колоний (например, с Поволжья или из-под Петербурга), либо офицером или мастеровым, приглашённым на русскую службу. Встретить такую фамилию можно крайне редко, и её носители, вероятно, до сих пор помнят о западноевропейских корнях.