Фамилия Гарцбейн — редкий пример немецкого по происхождению прозвища, которое перешло в разряд наследственных фамилий. В основе лежит сложение двух корней: Harz и Bein. Первый из них имеет неоднозначное значение: помимо общеизвестного «янтарь», в немецких диалектах слово Harz могло означать «смола» или «древесная живица». Второй корень Bein переводится как «нога» или «кость». Таким образом, исходное прозвище могло относиться к внешности или физическим качествам человека. Самая прямолинейная версия — «янтарная нога» или «смоляная нога», что звучит как метафора. Однако скорее всего прозвище Гарцбейн дали быстроногому, резвому человеку: «имеющий крепкие, быстрые ноги» — такой перенос значений типичен для немецкой обиходной ономастики.

Модель образования — чисто немецкая, без русских суффиксов. Фамилия не подверглась русификации (не получила окончания -ов или -ин), поэтому её носители, скорее всего, сохраняли немецкое самосознание или жили в среде немецких колонистов. В России фамилия Гарцбейн встречается в документах XVIII–XIX веков среди поволжских немцев и переселенцев из германских земель. Сравнение с однокоренными немецкими фамилиями (например, Гарц, Бейн, Гарцман) показывает, что прозвище могло быть узким, внутрисемейным — фиксирующим индивидуальную черту конкретного человека, а не профессию или место жительства.

Словообразовательный спор может касаться первого компонента. Если Harz — не янтарь, а топоним (земля Гарц в Германии), то прозвище означало бы «человек из Гарца с больной ногой» или «житель Гарца с деревянной ногой». Но эта версия слабее: фамилии с географической привязкой обычно строятся иначе (через суффиксы -er, -mann). Версия с «янтарём» или «смолой» как метафорой цвета или свойства выглядит правдоподобнее, хотя точное значение утрачено.

Главная особенность фамилии — её буквальность. В отличие от многих немецких фамилий, образованных от названий профессий (Мюллер, Шмидт), Гарцбейн описывает тело или движение. Это редкий случай, когда прозвище вошло в обиход без изменений и пережило несколько веков.