Фамилия Безмертная — редкий пример отпричастного образования в русской антропонимии. В отличие от типичных фамилий на -ов/-ев, -ин, указывающих на принадлежность («чей сын?»), форма Безмертная сразу даёт характеристику человека, причём в женском роде. Такие фамилии обычно закреплялись за женщинами в тех случаях, когда мужская форма либо не существовала, либо не прижилась. Чаще всего это происходило в среде однодворцев или крестьян центральной России, где фамилии могли фиксироваться по матери-одиночке или по вдовам.

Основа фамилии — прилагательное «безмертный» (от «без меры»). В прямом смысле слово означало «не имеющий предела, огромный», но в прозвищах приобретало переносное значение. Безмертным могли назвать человека неуёмного, не знающего удержу — в работе, в еде, в гневе или, наоборот, в щедрости. В диалектах встречалось ироничное «безмерный» — о неловком или неуклюжем человеке, который «меры не знает» в движениях. В любом случае прозвище было ярким, эмоциональным, запоминающимся.

По словообразовательной модели фамилия Безмертная стоит в одном ряду с Бессмертная, Беспалая, Безносова, но отличается редким суффиксом -н- и полной адъективной формой. Если бы фамилия образовалась по стандартной схеме «прозвище + -ов», мы бы имели Безмертов или Безмернов, но здесь — прямая субстантивация прилагательного. Это указывает на то, что фамилия могла возникнуть не в канцелярии, а в живой речи, и закрепилась за конкретной женщиной, которую так и звали — Безмертная.

Географически фамилия встречается спорадически, без ярко выраженного ареала. В дореволюционных переписях и метрических книгах единичные записи Безмертных фиксируются в южных губерниях — Курской, Воронежской, а также в Сибири, куда переселенцы приносили прозвища с собой. В советское время фамилия не стала массовой: по данным современных телефонных справочников, носителей насчитывается не более нескольких сотен на всю Россию.

В ономастической литературе фамилия не получила отдельного разбора, однако её структура позволяет уверенно отнести её к группе прозвищных фамилий, образованных от качественных прилагательных с отрицательной приставкой без-/бес-. Такие фамилии — Безобразов, Бессонов, Беспалов — обычно несли оценку внешности или характера, и Безмертная здесь — не исключение, а только более редкий вариант того же механизма.