Фамилия Рейнштейн — яркий представитель фамилий немецкого происхождения, которые попали в Россию вместе с переселенцами из германских земель. В отличие от большинства русских фамилий, образованных от имени или прозвища отца с помощью суффиксов -ов/-ев или -ин, Рейнштейн — это чистая основа, сложное слово, которое не переделывали на русский лад. Её ядро составляют два немецких корня: «Рейн» (Rhein — река Рейн) и «Штейн» (Stein — камень). Буквально фамилию можно перевести как «рейнский камень» или «камень с Рейна».

Скорее всего, фамилия возникла как топонимическая — то есть указывала на место, откуда человек родом. В Германии и Австрии есть несколько населённых пунктов с названием Рейнштейн (например, замок Рейнштайн в земле Гессен или район в городе Висбаден). Предок носителя этой фамилии мог получить прозвище по месту жительства: «тот, кто с Рейнштейна». Вторая версия, менее распространённая, связывает фамилию с профессией или особенностью ландшафта: «рейнский камень» мог быть названием для определённого сорта строительного камня или виноградника на каменистых берегах Рейна.

В России фамилия Рейнштейн встречается в основном среди потомков немецких колонистов, приглашённых Екатериной II в XVIII–XIX веках. Они селились в Поволжье, на юге Украины, в Причерноморье и в Петербурге. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые массово давались крестьянам после отмены крепостного права, фамилия Рейнштейн указывает на более высокий социальный статус предков: часто это были ремесленники, аптекари, врачи, инженеры или купцы. В документах XIX века можно встретить варианты написания — Рейнштейн, Рейнштейнов, а также искажённое Ренштейн, но исходная форма оставалась устойчивой.

В русском языке фамилия не склоняется, если принадлежит мужчине (Иван Рейнштейн), и склоняется, если принадлежит женщине (Анны Рейнштейн). С точки зрения словообразования, это типичная немецкая фамилия-композит, которая не имеет аналогов среди исконно русских фамилий, но встречается в паре с другими «каменными» фамилиями, например, Бернштейн (янтарь) или Гольдштейн (золотой камень).