Фамилия Гонсталь — редкий случай в русском ономастиконе. Она не вписывается в привычные модели образования от славянских корней с суффиксами -ов, -ин или -ский. Её основа однозначно указывает на иноязычное, скорее всего, немецкое или голландское происхождение. В пользу этого говорит и отсутствие фамилии в массовых крестьянских переписях центральной России — носители, вероятно, были выходцами из прибалтийских губерний или из числа приглашённых в Россию специалистов.

Наиболее правдоподобная версия связывает Гонсталь с немецкой фамилией Gohnstahl или Gunstahl. Разложим её на части. Первая часть, Gunst, в переводе с немецкого означает «благосклонность», «милость» или «расположение». Вторая, Stahl, — «сталь». В таком случае фамилия могла быть прозвищем или профессиональным именем: либо «тот, кто делает добро» (метафорически), либо, что реалистичнее, мастер по работе с высококачественной сталью, работающий на особом доверии. В русском языке сложное слово могло упроститься до Гонсталь из-за неудобства произношения, выпал звук «х» или «у».

Возможна и топонимическая версия. Существуют населённые пункты с похожими названиями, например, Gohnstädt в Саксонии, хотя точных соответствий «Гонсталь» на карте Германии нет. Если фамилия происходит от названия места, то предок был выходцем из него, и окончание -таль (Tal — «долина») указывает на географический объект.

В России фамилия Гонсталь встречается крайне редко, в основном в крупных городах — Москве, Санкт-Петербурге, а также в Поволжье, куда в XVIII–XIX веках приглашали немецких колонистов. Сословно предки, скорее всего, были не крестьянами, а горожанами: ремесленниками, аптекарями, инженерами или военными. Встречается написание через «д» — Гоншталь, что ближе к немецкому произношению, но основной вариант закрепился именно как Гонсталь.