Фамилия Вентцели — редкий для России пример фамилии, которая не прошла через русскую словообразовательную машину, а сохранила иноязычную форму во множественном числе. Это сразу указывает на её позднее происхождение и на то, что носители, скорее всего, не были крестьянами или посадскими людьми, а принадлежали к образованным слоям или иностранным колонистам.

Основа фамилии — немецкая фамилия Wentzel (Венцель). В немецком языке это краткая форма от имени Werner (Вернер) или от славянского имени Вацлав (Wenzel). В России фамилия закрепилась в форме множественного числа (Вентцели), что характерно для обозначения целого рода или семьи иностранного происхождения — так же, как, например, Арендты или Фохты. Суффикса -ов или -ин здесь нет, потому что фамилия не адаптировалась по русской модели: её не «русифицировали», а просто записали так, как произносили, и закрепили в документах.

Географически фамилия Вентцели почти наверняка связана с Поволжьем. В XVIII–XIX веках в Саратовской и Самарской губерниях существовали немецкие колонии, и многие немецкие фамилии в России заканчивались на -и (Кун, Шмидти, Миллери). Вентцели — типичный образец такой «колонистской» фамилии. Предки носителей, скорее всего, были выходцами из немецких земель (Пруссия, Саксония), приглашёнными Екатериной II для освоения пустующих земель. Они могли быть ремесленниками, пасторами, учителями или управляющими.

Есть и альтернативная, менее вероятная версия: фамилия могла возникнуть у еврейских носителей, так как Венцель — одна из форм имени Вениамин в идише. Но в этом случае форма множественного числа (Вентцели) встречается реже: обычно у ашкеназских евреев фамилии заканчивались на -зон, -ман или -берг. Поэтому немецкое колонистское происхождение — основное.

В русском языке фамилия не склоняется по падежам: Вентцели, Вентцели, о Вентцели. Ударение, скорее всего, падает на первый слог: Ве́нтцели. Носителей фамилии в России немного, и встретить её можно в основном в потомках поволжских немцев, которые после депортации 1941 года расселились по Сибири и Казахстану.