Фамилия Мастернак — редкий случай, когда основа сразу бросается в глаза, но происхождение неочевидно. Корень «мастер» указывает на человека, владеющего ремеслом, но фамилия образована не по стандартной русской модели (Мастеров, Мастерихин), а по польской или западноукраинской.

Суффикс -ак в польской и украинской антропонимии типичен для прозвищ и фамилий, обозначающих человека по характерному признаку или занятию. Мастернак — это «мастер» плюс суффикс, придающий оттенок принадлежности или уменьшительности, но не в смысле «маленький мастер», а скорее «тот, кто работает мастером», «подмастерье» или «сын мастера». Ударение, скорее всего, падает на последний слог: Мастерна́к.

География фамилии подсказывает, что её носители — выходцы с территории бывшей Речи Посполитой: современная Польша, Западная Украина, Беларусь. В этих регионах слово «мастер» (majster) было заимствовано из немецкого через польский язык и обозначало квалифицированного ремесленника, часто цехового мастера. Фамилия могла закрепиться за человеком, который был главным в своей артели, или за его потомком.

Интересная деталь: в отличие от русских фамилий на -ов/-ев, где суффикс указывает на отчество, модель на -ак (как в фамилиях Ковальчак, Гончарук) часто несёт значение «сын» или «ученик». То есть Мастернак мог означать не самого мастера, а его сына или подмастерья — того, кто перенял ремесло. В старой цеховой системе это было социально значимым различием.

Встречается вариант написания с одной «с» — Мастернак, что встречается реже и может быть следствием упрощения в польской орфографии. В современной России фамилия малочисленна, её можно встретить в Сибири и на Урале — среди потомков переселенцев конца XIX — начала XX века.