Фамилия Валенбахова — редкий случай, когда в русской фамильной модели слышна иноязычная основа. Сразу обращает на себя внимание нехарактерное для славянских фамилий сочетание «-бах-» и суффикс «-ов-» при женском окончании «-а». Мужской вариант — Валенбахов.

Скорее всего, перед нами фамилия немецкого или еврейского (ашкеназского) происхождения, адаптированная русским языком. Основа «Валенбах» может восходить к немецкому топониму или составному слову: «Wahlenbach» (возможно, от «Wahl» — выбор, или «Wal» — кит, но в топонимике чаще — личное имя) и «Bach» — ручей. Буквально: «ручей Валена» или «избирательный ручей». В Германии и Австрии есть несколько небольших населенных пунктов с похожими названиями (например, Валенбах в земле Рейнланд-Пфальц). Фамилию мог получить человек, переселившийся оттуда.

Другая, менее вероятная версия — искусственное образование. В среде немецких колонистов или еврейского населения Российской империи в XVIII–XIX веках фамилии часто создавали по модели «основа + -бах», особенно если семья жила у ручья или владела мельницей. Суффикс «-ов» в русском варианте — типичный способ русификации: немецкое окончание отбросили, добавили русский патронимический суффикс. Так «Валенбах» превратился в «Валенбахов».

Географически фамилия почти не встречается за пределами бывшего СССР. В современных российских базах данных Валенбаховы единичны, что подтверждает её редкость и, вероятно, узкую локальную привязку — возможно, к одной из немецких колоний Поволжья или Причерноморья, откуда носители впоследствии разъехались. Анализ окончания «-ова» подсказывает, что перед нами женская форма, и в документах она чаще всего фиксировалась именно так, по паспортной записи.

По сословной принадлежности предки, скорее всего, были крестьянами-колонистами или мещанами, поскольку дворянские немецкие фамилии в России обычно сохраняли оригинальное написание без русификации. Если искать однокоренные параллели, то ближе всего фамилии Бах, Бахов и сложные топонимические вроде Розенбах, Кирхенбах — все они указывают на немецкое «ручей» (Bach).