Фамилия Зоненшайн — один из тех случаев, когда этимология лежит на поверхности, если знать язык-источник. Это чистая немецкая или ашкеназская фамилия, образованная сложением двух слов: «Sonne» (солнце) и «Schein» (свет, сияние). В буквальном переводе — «солнечный свет» или «сияние солнца». Такие «говорящие» фамилии, составленные из двух корней, типичны для немецкоязычной ономастики и особенно распространены среди еврейского населения Германии и Австрии в XVIII–XIX веках, когда шёл процесс присвоения обязательных фамилий.

Модель образования здесь — чисто описательная, без суффикса. Фамилия не указывала на профессию или место жительства, а давалась как благозвучное, позитивное прозвище. Власти нередко предлагали на выбор списки «красивых» фамилий, и Зоненшайн, наряду с Розенбергом (гора роз) или Лилиенталем (долина лилий), была одной из популярных «декоративных» фамилий. Никакого отношения к солнечному свету как ремеслу или должности она не имеет — это чисто эстетический, книжный образ.

В написании встречаются варианты: Zonenschein (через «c») или Sonnenschein (с двумя «n»). Русская форма «Зоненшайн» — результат транслитерации, где немецкое «ei» передаётся как «ай», а «Sonne» потеряло одно «n» из-за особенностей записи в документах. В дореволюционных метрических книгах можно найти и написание «Зоненшейн».

Географически фамилия привязана к регионам, откуда шла миграция еврейского населения в Российскую империю: это Царство Польское, Волынь, Подолье, Бессарабия. Встречается она и у потомков немецких колонистов, но значительно реже.

Споров о происхождении корня нет — он абсолютно прозрачен. Единственная тонкость: не стоит путать фамилию с похожей немецкой Sonnenschein (с двумя «n»), которая встречается у этнических немцев. В русском контексте Зоненшайн — почти всегда фамилия еврейского происхождения, и её носители в основном происходят из местечек черты оседлости.