Фамилия Гросберг — яркий пример немецкой модели фамилий, образованных от прозвищ, описывающих место жительства. Её основа составная: первая часть восходит к немецкому groß — «большой, крупный, толстый», вторая — к Berg — «гора». Самый прямой смысл — «живущий на большой горе»: так могли прозвать человека, чей дом стоял на высоком холме или горном склоне. Менее вероятно, что прозвище изначально описывало внешность (например, крупного, тучного мужчину), хотя полностью исключать эту версию нельзя — в народной этимологии такие переносы значений встречаются.

Фамилия сложилась в немецкоязычной среде, скорее всего, в южнонемецких или австрийских землях, где рельеф гористый и топографические прозвища были особенно распространены. В русском контексте Гросберг — типичная фамилия российских немцев, попавшая в Российскую империю в XVIII–XIX веках в ходе переселенческих волн. Написание через «с» (Гросберг, а не Гроссберг) — результат адаптации к русской графике: двойная буква могла упроститься при записи в документах.

В отличие от чисто русских фамилий на -ов или -ин, модель Гросберг не добавляет суффикса принадлежности: это чистая основа, застывшая в виде прозвища. Такие фамилии по-немецки называются Wohnstättennamen — «фамилии по месту жительства». В одной семье с Гросбергом стоят фамилии вроде Вайсберг («белая гора»), Ротберг («красная гора») или Шварцберг («чёрная гора»), построенные по тому же принципу: прилагательное + Berg.