Фамилия Гольтфейн — редкий пример фамилии, образованной от сложного немецкого слова. Разбираем её по составу: первая часть «гольт» восходит к немецкому «Gold» — золото, вторая «фейн» — к «fein» — тонкий, изящный, чистый. Прямое значение прозвища — «чистое золото» или «тонкое золото». Такое прозвище в немецкоязычной среде мог получить ювелир, золотых дел мастер, работающий с высокопробным металлом, или же человек с безупречной репутацией — метафорически «честный, как золото».

Модель образования типична для ашкеназских еврейских фамилий, которые в XVIII–XIX веках часто создавали из двух немецких корней. Похожие примеры — Гольдштейн (золотой камень), Гольдберг (золотая гора), Зильберфарб (серебряный цвет). В отличие от русских фамилий на -ов или -ин, здесь нет суффикса принадлежности: прозвище закрепилось в исходной форме, как это часто делали в Австро-Венгрии и Пруссии при обязательной паспортизации еврейского населения.

В написании возможны варианты: Гольдфейн, Гольдфайн, Голдфайн — через «д» или с «т» в зависимости от диалекта. В русской передаче «т» могла появиться под влиянием оглушения конечного «d» в немецком произношении. Географически фамилия тяготеет к западным губерниям Российской империи — Волыни, Подолью, Киевщине, а также к Царству Польскому, где немецкое влияние было сильнее.

Сословно носители фамилии в Российской империи в основном принадлежали к мещанству — городским ремесленникам и мелким торговцам. Дворянских корней у Гольтфейнов нет, что логично для фамилии, возникшей из профессионального прозвища. Встретить её можно и в современной Германии, и в Израиле, и в США — потомки эмигрантов конца XIX — начала XX века разнесли её по миру.