Фамилия Гимельрейх — редкий случай, когда корни лежат не в славянском, а в немецком языке, и при этом фамилия оказалась в русском контексте почти без изменений. Она составная, и её разбор сразу даёт ответ на вопрос о происхождении: первая часть, «Гимель», — это искажённое немецкое «Himmel» (небо), вторая, «рейх», — «Reich» (царство, империя, государство). Буквально — «небесное царство» или «небесная империя».

Такая фамилия — типичный пример так называемых «идеалистических» или «благопожелательных» фамилий, которые в XVIII–XIX веках давали еврейским семьям в Германии и Австро-Венгрии. Власти или сами общины нередко предлагали красивые, книжные, порой пафосные немецкие слова вместо случайных прозвищ. «Гимельрейх» могла быть присвоена раввину, учителю или просто человеку, от которого ждали благочестия, — как напоминание о высшей цели.

В русском языке фамилия сохранила немецкое написание через «е» (Гимельрейх, а не, скажем, «Гимельрих»), что указывает на то, что её носители появились в Российской империи, скорее всего, из черты оседлости — западных губерний, куда переселялись еврейские семьи из Пруссии или Галиции. Суффикса, типичного для русских фамилий (как -ов или -ин), здесь нет, поэтому фамилия не склоняется по падежам как русская — это характерный признак поздних заимствований.

По сравнению с однокоренными фамилиями вроде Гиммельман (где «ман» — человек) или Гиммельфарб (цвет неба), «Гимельрейх» выделяется масштабом: она не про профессию или место, а про целое мироустройство. Встречается она крайне редко, в основном в записях конца XIX — начала XX века на территории современной Украины, Беларуси и Польши. Известных носителей с этой фамилией, оставивших след в истории, нет — это типичная фамилия простых горожан или местечковых жителей, которые не попали в энциклопедии.