Фамилия Давлетзанова образована по самой распространённой в русском языке модели — с помощью суффикса -ов/-ев (в женском роде -а), который обычно прибавляли к основе, заканчивающейся на согласный или -й. Однако основа здесь не славянская, а тюркско-арабская. Мужской вариант — Давлетзанов. В основе лежит сложное имя или прозвище Давлетзан, которое состоит из двух частей: «давлет» (от арабского «дауля» — государство, власть, богатство, счастье) и «зан» (вероятно, от персидского «джан» — душа, жизнь или от тюркского «зан» — знающий, сведущий). Таким образом, исходное имя можно перевести как «счастливая душа» или «обладающий властью и знанием».

Словообразовательная модель типична для поздних русских фамилий, которые фиксировались у народов Поволжья и Урала, особенно у татар и башкир, в XVIII–XIX веках. Суффикс -ов/-ев присоединялся к тюркским именам при переходе на русское делопроизводство, когда крестьянам и мещанам давали фамилии по отцу. Давлетзановы — это потомки человека по имени Давлетзан, который, скорее всего, жил в среде татар, мишарей или башкир.

Региональная привязка фамилии — преимущественно западный Башкортостан, Татарстан, а также Оренбургская и Челябинская области. Встречаемость невысокая, что говорит о сравнительно позднем закреплении фамилии в одном роде. В некоторых случаях возможен вариант написания с одной «з» — Давлетанова, что указывает на другое прочтение второй части имени (от «тан» — тело, рассвет).

Сословная принадлежность предков, скорее всего, — государственные или ясачные крестьяне, реже — служилые татары. Среди Давлетзановых нет известных дворянских родов, внесённых в родословные книги, что подтверждает народное, а не аристократическое происхождение фамилии.