Фамилия Датов — редкий пример, где основа не очевидна на первый взгляд. В ней нет привычного корня, указывающего на профессию или черту характера. Чтобы понять её происхождение, нужно искать не в нарицательных словах, а в личных именах или прозвищах.

Скорее всего, фамилия образована от краткой формы имени Датий или Дат. В дохристианской и раннехристианской традиции имя Дат (или Дато) могло быть производным от славянского «дать» — в значении «данный», «подаренный». Это так называемые охранительные имена: родители называли так ребёнка, чтобы отвести от него зло, как бы «отдавая» его под покровительство высших сил. Суффикс -ов указывает на принадлежность: Датов — сын Дата.

Вторая, менее вероятная, версия отсылает к греческому имени Дат (Δάτος), которое встречается в православных святцах. Однако широкого распространения это имя в русской среде не получило, поэтому версия с охранительным прозвищем выглядит убедительнее. Наконец, не стоит сбрасывать со счетов тюркские корни: у народов Кавказа и Поволжья имя Дат (или Дату) означает «друг», «товарищ». В этом случае фамилия могла возникнуть в среде крещёных татар или осетин, где русский суффикс -ов присоединялся к местным именам.

Особенность фамилии — её редкость. В дореволюционных метрических книгах Датовы встречаются в основном в южных и центральных губерниях России, а также среди казачества. Это говорит о том, что фамилия не имела массового распространения и, скорее всего, возникла локально, в нескольких неродственных родах. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — предки Датовых, вероятно, были крестьянами, мещанами или однодворцами.