Фамилия Клейнбок — редкий случай, когда немецкая основа сохранилась почти без изменений, а русская модель словообразования отсутствует. В этом её главное отличие: фамилия не получила типичного славянского суффикса (-ов, -ин, -ский), а вошла в обиход в чистом виде, как прозвище или прозвание.

Корень — немецкое словосочетание «kleiner Bock», что буквально переводится как «маленький козёл» или «козлёнок». В немецкой ономастике такие составные фамилии нередко давали по внешности, поведению или профессии. «Бок» могло быть прозвищем упрямого или бодливого человека, а уточнение «кляйн» (маленький) либо указывало на молодость, либо отличало носителя от другого, уже прозванного просто «Боком». Вероятно, предок Клейнбоков получил это прозвание за живость, непоседливость или небольшой рост.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где исторически жили немецкие колонисты в Российской империи. Это Поволжье (Самарская, Саратовская губернии), юг Украины, а также Прибалтика. Массовый приток немецких переселенцев в Россию пришёлся на XVIII—XIX века, и именно в этих местах фамилия Клейнбок могла закрепиться. Встречается она и среди российских немцев, и у обрусевших потомков, которые могли изменить написание, например, на Клейнбоков, но исходная форма остаётся преобладающей.

С точки зрения словообразовательной модели, фамилия стоит особняком. В русской традиции её могли бы адаптировать как Клейнбоков (по отчеству), но этого не произошло — вероятно, потому, что немецкое население долго сохраняло обособленность и свои фамильные формы. Аналогов среди русских фамилий почти нет: сравнить можно разве что с Боковым, но Клейнбок — это не суффиксальное образование, а прямое заимствование прозвища.

Если искать параллели в немецкой ономастике, то Клейнбок стоит в ряду с такими фамилиями, как Кляйншмидт (маленький кузнец), Кляйнфельд (маленькое поле). Все они описывают человека через признак размера или качества. В случае с Клейнбоком — через животное, что придаёт фамилии яркий, почти сказочный оттенок.

Таким образом, носитель фамилии Клейнбок — потомок, скорее всего, немецкого колониста, чей предок получил прозвище за характер или внешность, и это прозвище закрепилось без изменений, минуя русскую суффиксацию.