Фамилия Щтейзель — редкий случай в русском ономастиконе, и её происхождение сразу выдаёт нерусские корни. Основа фамилии — немецкое слово «Steißel» (в диалектном произношении «Штайзель»), которое означает «шкворень» или «чека» — металлический стержень, скрепляющий детали в повозке или механизме. В русской передаче начальное «Шт» могло превратиться в «Щт» под влиянием местного произношения, особенно в южнорусских или западнорусских говорах, где шипящие смешивались. Фамилия относится к типу так называемых «немецких фамилий с русской огласовкой», которые принесли в Россию мастера-ремесленники, приглашённые ещё при Петре I и Екатерине II.

Модель образования проста: немецкая основа без суффикса — это типичный случай прямой транслитерации прозвища или профессии. В Российской империи фамилии на «-ель» или «-зель» (как Штейзель, Штейнзель) часто закреплялись за переселенцами из германских земель, особенно плотниками, кузнецами или колесниками, для которых «штейзель» был рабочим инструментом. В отличие от массовых фамилий на -ов/-ин, эта не адаптировалась под русскую грамматику — её склоняют как заимствование: «к Щтейзелю», «с Щтейзелем».

Географически фамилия тяготеет к бывшим немецким колониям в Поволжье и на юге Украины, а также к Санкт-Петербургской губернии, где селились ремесленники. В дореволюционных метрических книгах встречаются варианты написания: Штейзель, Штейзель, Штэйзель — буква «Щ» в начале — скорее всего, местная особенность письма или ошибка переписчика, которая закрепилась в паспортах. Социально носители фамилии чаще всего были цеховыми мастерами или мещанами, а не дворянами.

Спорных версий немного: иногда пытаются возвести «Щтейзель» к славянскому корню «стезя» (тропа) или «стебель», но это лингвистически несостоятельно — фамилия не имеет типичных славянских суффиксов и не встречается в старых русских писцовых книгах. Немецкое происхождение подтверждается и тем, что однокоренная фамилия Штейзель (Steißel) фиксируется в справочниках по немецкой ономастике как профессиональное прозвище слесаря или тележного мастера.