Фамилия Зонштейн — яркий пример немецко-еврейской фамилии, сложившейся по типичной для ашкеназской традиции модели. Она составная: первая часть восходит к немецкому «Sohn» (сын), а вторая — к «Stein» (камень). Буквальное значение — «сын камня». Однако не стоит понимать это прозвище буквально. Чаще всего такие фамилии давались по названию дома или вывески, под которой жила семья. В еврейских кварталах Германии и Австро-Венгрии дома не имели номеров, их обозначали рисунками или символами — «У золотого льва», «У красного камня». «Зонштейн» могло означать «[дом] сына Камня» или быть топонимической фамилией, указывающей на место, где жил предок — например, у скалы или каменного строения, принадлежавшего человеку по имени Зон (Sohn).

Словообразовательная модель здесь не славянская (суффиксы -ов, -ин, -ский отсутствуют), а германская: два корня слиты в одно слово. Такие фамилии массово закреплялись за еврейским населением в конце XVIII — начале XIX века, когда империя Габсбургов и германские государства ввели обязательную регистрацию фамилий. Именно тогда многие семьи, не имевшие наследственных фамилий, получили «красивые» составные прозвища — часто от чиновников, которые составляли их из двух немецких слов.

В Российской империи фамилия Зонштейн встречалась преимущественно в черте оседлости: в Волынской, Подольской, Киевской губерниях, а также в Царстве Польском. Носители были в основном мещанами и купцами, реже — ремесленниками. Встречаются варианты написания: Зонштей, Зонштайн, Зонштэйн, что связано с особенностями транслитерации с идиша и немецкого в разные исторические периоды.

С точки зрения социального статуса, Зонштейны не были дворянской фамилией. Как и большинство ашкеназских фамилий, она не указывает на род занятий, а скорее на место жительства или искусственное присвоение. В редких случаях возможно происхождение от прозвища «Зон» (сын) — если предка называли по отцу, а «штейн» (камень) добавляли как характеристику твёрдого, несгибаемого характера, но это лишь гипотеза.