Фамилия Пальтиель — редкий случай в русском ономастиконе, и её разбор требует осторожности. В первую очередь бросается в глаза необычное окончание «-ель», которое нехарактерно для славянских фамилий. В русском языке суффикс «-ель» встречается в основном в заимствованных словах или в фамилиях, образованных от прозвищ, связанных с орудиями труда (например, «Кудель»). Однако в случае с Пальтиель основа явно не славянского происхождения.

Скорее всего, фамилия восходит к еврейскому личному имени Пальтиель (ивр. פלטיאל), которое означает «Бог спас» или «спасение Божье». В Библии имя Пальтиель (вариант — Фалтий) встречается как имя одного из израильских вождей (Числа 34:26). В таком случае фамилия Пальтиель — это патроним, то есть «сын Пальтиеля», образованный напрямую от имени без дополнительных русских суффиксов. Такая модель (имя без изменений) характерна для фамилий, которые фиксировались в документах в эпоху, когда еврейское население Российской империи получало фамилии по указу 1804 года, и часто запись производилась без адаптации к местным словообразовательным нормам.

Менее вероятная, но допустимая версия — связь с немецким или идишским корнем «Paltiel», который мог быть прозвищем человека, занимавшегося торговлей или ремеслом, но подтверждений этому в доступных источниках нет. Словари фамилий (например, работы Б. Унбегауна) не упоминают Пальтиель, что подтверждает её крайнюю редкость.

Географически фамилия могла встречаться в черте оседлости — на территории современной Украины, Беларуси или Молдовы, где в XIX веке фиксировались еврейские фамилии библейского происхождения. Однако без конкретных архивных данных говорить о точном регионе сложно. Носители фамилии Пальтиель сегодня — это, скорее всего, потомки тех, кто сохранил исходную форму имени без русификации, что делает фамилию не только редкой, но и ценной с точки зрения истории языка: она практически без изменений донесла до нас древнее библейское имя.