Фамилия Вельтбах — почти наверняка искусственная, то есть составленная «из головы», а не возникшая из прозвища или профессии. Такие фамилии в XVIII–XIX веках массово присваивали еврейскому населению в Австрийской и Российской империях. Устроена она по немецкой модели: первая часть Welt переводится как «мир», вторая Bach — «ручей» или «поток». Вместе выходит что-то вроде «мировой ручей» или «ручей мира» — типичная для того времени красивая, но отвлечённая конструкция.

Вторая часть фамилии, -бах, не оставляет сомнений в немецком происхождении: это один из самых частых географических формантов в немецких фамилиях (сравните Ауэрбах, Розенбах, Вайсенбах). Менее правдоподобная версия выводит Бах из сокращённых имён Бартоломей или Бальтазар (в польско-чешской традиции), но для двусоставной фамилии это маловероятно: первая часть Вельт к таким именам не примыкает.

Есть и третья гипотеза, сугубо топонимическая. В земле Шлезвиг-Гольштейн существует местечко Вельт (Welt). Если предположить, что основатель рода жил возле ручья в окрестностях этого поселения, то фамилия могла означать «ручей из Вельта». Однако такая версия упирается в редкость самой фамилии и отсутствие заметной миграции из этого крошечного населённого пункта в Восточную Европу, где фамилия и закрепилась.

Словообразовательная модель здесь проста: корень + корень, никаких русских суффиксов (-ов, -ин, -ский) нет, что сразу выдаёт неславянское происхождение. Носители фамилии Вельтбах в России и на постсоветском пространстве — это потомки тех, кому эту фамилию дали при переписи или в канцелярии, а не унаследовали от деда с прозвищем.