Фамилия Гильтбург — пример фамилии, которую не объяснить славянскими корнями. Её основа и модель образования указывают на немецкое или ашкеназское происхождение, и здесь стоит сделать выбор в пользу одной из двух версий.

Первая и наиболее вероятная версия — немецкая. В этом случае фамилия составная: первая часть «Гильт» восходит к древневерхненемецкому gelt (плата, жертва, выкуп) или gilt (действительный, ценный), вторая часть «бург» — к burg (крепость, замок, город). Буквально Гильтбург можно перевести как «замок ценности» или «платная крепость». Однако вряд ли фамилия описывала реальное строение. Скорее, это топонимическая фамилия — от названия населённого пункта. В Германии и Австрии встречаются места с похожими названиями (например, Гильтенбург), откуда предок носителя мог переселиться. Суффикс отсутствует, фамилия застыла в исходной немецкой форме без русификации, что говорит о позднем появлении в России (вероятно, в XVIII–XIX веках, в эпоху приглашения немецких колонистов).

Вторая версия — еврейская (ашкеназская). В этом случае фамилия могла быть искусственно создана в XIX веке, когда евреям Российской и Австро-Венгерской империй предписывалось взять фамилии. Компонент «бург» в таких фамилиях — один из самых частых (как Розенбург, Гольдбург, Эйзенбург). Первая часть «Гильт» могла быть вариацией на тему идишского gild (золото) или gelt (деньги). Фамилия могла означать «золотая гора» или «денежный замок» — красивое, но условное обозначение, не привязанное к конкретному месту.

Словообразовательная модель здесь проще, чем в русских фамилиях: нет суффикса -ов или -ин, фамилия состоит из двух корней и является чистой основой. Это характерно для западноевропейских и еврейских фамилий. Носители фамилии Гильтбург в России — это, скорее всего, потомки немецких колонистов или евреев, ассимилировавшихся в городской среде. Встречаемость фамилии низкая, что подтверждает её не массовое, а локальное происхождение.