Фамилия Штремель — одна из тех, что безошибочно указывает на немецкое или еврейское (ашкеназское) происхождение. В отличие от большинства русских фамилий, образованных суффиксами -ов/-ев или -ин, здесь мы видим типичный немецкий суффикс -ель, который часто встречается в фамилиях, произошедших от прозвищ или профессий. Основа фамилии — средненемецкое слово «Stremel» или «Stremmel», что означает «полоска», «обрывок», «клочок» или «лоскут». В переносном смысле так могли прозвать человека за его манеру одеваться, за некий физический изъян (например, шрам, похожий на полоску) или за профессию, связанную с тканями и раскроем.

Вероятнее всего, фамилия Штремель относится к категории прозвищных. В германских землях и среди еврейского населения Восточной Европы (в частности, в Польше и на территории Российской империи) её могли дать портному, скорняку или торговцу тканями — человеку, который постоянно имел дело с «лоскутами» и «обрезками». Менее распространённая, но возможная версия связывает фамилию с диалектным значением «упрямец» или «сварливый человек» — в некоторых немецких говорах «Stremel» могло означать «задиру». Однако лингвистически более убедительной остаётся «материальная» версия: фамилия отражает либо ремесло, либо бытовую характеристику внешности.

Географически фамилия Штремель чаще всего встречалась в исторических областях Пруссии, Силезии и в прибалтийских губерниях, откуда носители могли переселиться в центральную Россию и Поволжье. В Российской империи фамилию фиксировали в документах у немцев-колонистов и у евреев, получивших фамилии в ходе обязательной паспортизации в XIX веке. Написание — Штремель — это русская транслитерация немецкого «Stremel», без вариантов, поскольку фамилия не русифицировалась и не приобретала типичных русских окончаний.

С точки зрения словообразовательной модели, Штремель — это «чистая» основа без патронимического суффикса, что характерно для фамилий, заимствованных из немецкого языка в их исходной форме. В русском контексте фамилия осталась без изменений, не превратилась в «Штремелев» или «Штремелин», что говорит о её позднем и «городском» закреплении: носители, скорее всего, были ремесленниками или мещанами, а не крестьянами, чьи фамилии обычно адаптировались под местную грамматику. Сегодня фамилия редкая, и её носители в России — потомки тех самых немецких колонистов или ашкеназских евреев, сохранивших память о прозвище своего предка-ремесленника.