Фамилия Давлетхановы образована от восточного мужского имени Давлетхан, а оно, в свою очередь, составное: первая часть «давлет» переводится с тюркского как «счастье, богатство», вторая — «хан» (вождь племени, правитель). Таким образом, имя Давлетхан означало «счастливый хан» или «богатый правитель». Фамилия появилась, когда к этому имени добавили типичный русский патронимический суффикс -ов, указывающий на принадлежность: «сын Давлетхана».

В русском языке суффикс -ов — самый распространённый способ образования фамилий, но в паре с тюркским именем он создаёт редкий гибрид: восточная основа с русским окончанием. Именно так в XV–XVII веках фиксировали в документах выходцев из Золотой Орды, печенегов или половцев, переходивших на русскую службу. Многие такие семьи входили в состав российского дворянства, потому что нерусское происхождение в те времена не мешало, а иногда и помогало получить высокий чин.

Имя Давлетхан не было единичным — в той же среде бытовали и другие сложные имена с корнем «давлет» (Давлетша, Давлетгирей) и с титулом «хан» (Хансултан, Ханмурза). Но фамилия Давлетханов закрепилась именно за родом, чей предок носил полное имя, а не прозвище. Географически такие фамилии чаще всего встречаются в Поволжье, Приуралье и среди татарских родов, хотя точная региональная привязка конкретных Давлетхановых требует отдельного генеалогического поиска.

В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках фамилия могла писаться через «а» — Давлетханов, реже Давлетхановъ, с твёрдым знаком на конце. В современном русском языке ударение обычно падает на третий слог: Давлетха́нов. Фамилия не утратила связи с исходным значением: она прямо указывает на восточные корни и статус родоначальника.