Фамилия Вайнбаум — чисто немецкая по происхождению, составная. Её основа — два слова: «Wein» (вино) и «Baum» (дерево). Вместе они дают «винное дерево» — так в немецких диалектах называли виноградную лозу, виноградник, а иногда и плодовое дерево, дающее ягоды для вина. Фамилия относится к группе так называемых «живописных» немецких фамилий, образованных от названий растений, ландшафта или занятий.

Модель образования проста: сложение двух корней без суффикса. Такие фамилии (Вайнгартен, Вайншток, Вайнберг) типичны для юга Германии, Австрии и регионов, где развито виноделие — например, для Рейнланд-Пфальца или Баварии. Человек по прозвищу Вайнбаум мог жить у заметного виноградника или владеть им, а мог получить фамилию по названию дома или таверны — в средневековых городах дома часто называли по вывеске или приметному дереву.

В России и бывшем СССР фамилия Вайнбаум встречается почти исключительно у еврейских семей ашкеназского происхождения. Дело в том, что в XVIII–XIX веках, когда евреям на территории Российской империи предписали взять фамилии, многие выбрали или получили немецкоязычные фамилии, звучавшие «по-европейски». Вайнбаум — одна из таких фамилий, наряду с Розенбаумом, Апфельбаумом, Гринбаумом. При этом в самой Германии фамилия могла принадлежать и христианам, но в восточноевропейском контексте она почти всегда указывает на еврейское происхождение носителя.

С точки зрения словообразования интересно, что в немецком варианте ударение падает на первый слог: Ва́йнбаум. В русском языке часто смещается на второй, особенно в бытовой речи, — это типичная адаптация. Варианты написания встречаются редко: встречается Вейнбаум (через «е»), что отражает разницу в произношении между немецким «ei» и его передачей на русский.

В дореволюционной России носители фамилии Вайнбаум в основном относились к мещанскому или купеческому сословию, нередко — к ремесленникам или торговцам. В метрических книгах и ревизских сказках фамилия фиксируется с первой половины XIX века, в частности в черте оседлости: на Волыни, в Подолье, в Бессарабии. После революции многие эмигрировали, и сегодня Вайнбаумы живут в Израиле, США, Германии. В современной России фамилия редкая, но не исчезнувшая.