Фамилия Милштейн — пример ашкеназской фамилии, образованной по хорошо узнаваемой модели: основа + немецкий компонент «-штейн» (Stein — «камень»). В данном случае первая часть — «мил» — восходит к идишу или немецкому (mil, от латинского milium — «просо»). Дословно Милштейн означает «просовый камень», то есть жёрнов для размола проса. Это прозрачное указание на профессию: предок носителя фамилии был мельником или владельцем мельницы, где мололи именно эту крупу.

В отличие от фамилий на «-ов» или «-ин», которые у русских указывали на принадлежность отцу, модель «-штейн» у евреев Восточной Европы появилась позже — в конце XVIII — XIX веке, когда в Австрийской и Российской империях обязали евреев закрепить наследственные фамилии. Выбор падал на немецкие или искусственные слова, часто связанные с бытом, ремеслом или природой. «Милштейн» — не топонимическая фамилия (от названия места), а именно профессиональная, что встречается реже, чем фамилии от личных имён (Абрамзон, Беркович).

Словообразовательная модель здесь проста: корень «мил» + суффикс-соединитель отсутствует, сразу корень «штейн». В идише и немецком такие сложные слова пишутся слитно. Написание Милштейн — стандартный вариант, хотя в дореволюционных документах могло встречаться Мильштейн (с мягким знаком) из-за особенностей передачи звука «л» в канцеляриях. Фамилия распространена среди еврейских общин Украины, Беларуси и Польши, откуда позже мигрировала в США, Израиль и другие страны.

С точки зрения лингвистики, Милштейн стоит в ряду таких же «ремесленных» фамилий, как Мельцер (солодовщик), Беккер (пекарь), Шнайдер (портной). Но в отличие от них, Милштейн не называет человека напрямую по занятию, а описывает инструмент его труда — жёрнов. Это делает фамилию более образной, хотя и менее прозрачной для современного носителя, не знакомого с диалектом идиша. Спорных версий происхождения (например, от личного имени Мил или топонима) нет — профессиональная этимология здесь единственная и надёжная.