Фамилия Вальтман — это не что иное, как русская запись немецкой фамилии Waldmann или, реже, Waltmann. В основе лежит немецкое слово Wald (лес) и Mann (человек). Таким образом, первый и очевидный смысл — «лесной человек», то есть лесник, егерь или лесоруб. Фамилия образована по типичной немецкой модели простого сложения корней без дополнительных суффиксов, что сразу указывает на её западное происхождение и отличает от русских фамилий на -ов, -ин или -ский.

В России фамилия Вальтман появилась вместе с притоком немецких колонистов, ремесленников и специалистов, особенно в XVIII–XIX веках. Немцев приглашали на службу в армию, на заводы и в Академию наук. Поэтому предок-носитель фамилии мог быть не только лесничим, но и военным инженером, врачом или управляющим имением. Встречается она и среди обрусевших немцев, и среди евреев-ашкеназов, где вариант Вальтман (Wal(t)mann) тоже был распространён, часто как искусственная фамилия, данная при переходе к оседлости.

В написании возможны колебания: через «д» (Вальдман) или через «т» (Вальтман). Второй вариант — результат оглушения согласного на конце корня в русском произношении. Оба варианта считаются корректными, но именно форма с «т» указывает на то, что фамилия прошла через русскую устную традицию и была зафиксирована в документах уже в адаптированном виде.

В отличие от многих немецких фамилий, оканчивающихся на -ман, Вальтман не получила в русском языке типичного суффикса -ов. Это значит, что её носители долго сохраняли сословную или культурную обособленность, и фамилию не русифицировали — она осталась «чужой» по форме, хотя и стала своей по факту бытования.