Фамилия Стальмах — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, не переделали под восточнославянские суффиксы -ов, -ев или -ин. Она сохранилась в исходной польской или украинской форме, без добавления фамильного окончания. В основе лежит слово stalmach — так в польском языке называли столяра, мастера по дереву, особенно по изготовлению рам, дверей и мебели. В украинских диалектах слово «стальмах» бытовало в том же значении, поэтому фамилия встречается и среди украинцев, и среди поляков.

Модель образования простая: народное название ремесла прямо стало фамилией. Такие «прозвищные» фамилии без суффиксов типичны для польской ономастики (сравните Коваль, Ткач, Бондарь) и для западноукраинских земель, где польское влияние было сильным. Если бы фамилия оформилась в центральной России, она скорее превратилась бы в Стальмахов или Стальмахов. Отсутствие суффикса — маркер того, что предок жил на территории Речи Посполитой или в западных губерниях Российской империи.

Иногда в интернете встречается версия, что Стальмах — вариант фамилии Штальмах (от немецкого Stahl — сталь). Это возможно, но маловероятно: немецкие фамилии на -ах в русской среде обычно переделывали в Штальманов или Штальмахов. Сочетание «сталь» в значении «металл» не родственно славянскому «стальмах» — это случайное созвучие. Лингвистически надёжнее связь с ремеслом столяра.

Фамилия не была дворянской или купеческой: её носили крестьяне и ремесленники. В документах XIX века Стальмахи встречаются в Волынской, Подольской и Киевской губерниях, а также среди переселенцев в Сибирь. В современной России фамилия редкая, но не исчезнувшая — её можно встретить в Краснодарском крае и Ростовской области, куда в XX веке мигрировали украинцы.