Фамилия Штернбек — одна из тех, что не оставляет сомнений в своём происхождении: она немецкая. Сложносоставная, как многие немецкие фамилии, она образована сращением двух корней: «Stern» (звезда) и «Bach» (ручей). Буквально — «звёздный ручей». Вряд ли это название конкретного ремесла или должности; скорее всего, фамилия произошла от топонима — названия населённого пункта, хутора или усадьбы, стоявшей у ручья, который в народе прозвали «звёздным» (возможно, из-за чистоты воды, в которой отражалось ночное небо). В Германии и Австрии действительно встречаются микротопонимы с таким корнем.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: чистая основа без суффиксов, типичная для немецких фамилий, произошедших от географических названий. В отличие от русских фамилий на -ов или -ин, немецкие фамилии такого типа не меняли окончание в зависимости от сословия — они закрепились в той форме, в которой существовал сам топоним. Поэтому носитель фамилии Штернбек — это, по всей вероятности, потомок человека, который жил у «звёздного ручья» или был выходцем из местечка с таким названием.

В Российскую империю фамилия попала вместе с немецкими колонистами, которых приглашала Екатерина II и позднее Александр I. Немцы Поволжья, Причерноморья и Закавказья часто сохраняли исходные фамилии без русификации. Штернбек — типичный пример «колонистской» фамилии, которая не получила русского суффиксального оформления. Встречается она и сегодня, хотя и редка: по данным открытых телефонных справочников, основные очаги — в Поволжье (Саратовская, Волгоградская области) и в крупных городах, куда потомки немцев мигрировали в XX веке.

Стоит отметить, что в немецком языке слово «Bach» пишется именно через «ch», а не через «k». Форма «Штернбек» — это результат русской транслитерации, где конечное «ch» передали как «к» (по правилам немецко-русской практической транскрипции). В оригинале фамилия произносится с мягким «х» на конце: «Штернбех». Однако в России закрепился именно вариант с твёрдым «к», что и зафиксировано в паспортах. Эта особенность — хороший маркер «долгой» истории фамилии в русскоязычной среде: если бы носители приехали недавно, скорее всего, писали бы «Штернбах».