Фамилия Блюменштейн — составное прозвище, которое сложилось из двух немецких корней: Blumen («цветы» или «вершина») и Stein («камень», «драгоценный камень»). Такая модель образования — типичная для немецких фамилий, указывающих либо на занятие человека, либо на место его жительства.

Первая версия связывает фамилию с ремеслом. Если переводить буквально — «цветной камень». Предок, получивший такое прозвище, мог быть ювелиром, который работал с драгоценными цветными камнями. В немецких землях мастера-камнерезы и огранщики нередко получали фамилии по материалу, с которым имели дело.

Вторая версия — топонимическая. Блюменштейн — это название нескольких населённых пунктов в Германии, в том числе коммуны в земле Рейнланд-Пфальц. Прозвище могли дать выходцу из этого места. Кроме того, слово Blume в диалектах могло означать не только «цветок», но и «вершина», «макушка». Тогда Блюменштейн — «камень на вершине», то есть человек, живший у подножия высокой горы или в холмистой местности.

В русском языке фамилия сохранила немецкое написание без русификации окончания. Это отличает её от многих немецких фамилий, которые адаптировались через суффиксы -ов или -ин. Блюменштейны — это пример поздних переселенцев или горожан, чья фамилия не менялась при переходе в иную языковую среду.