Фамилия Дегтерева — это не самостоятельное образование, а фонетический вариант более распространенной фамилии Дегтярёв. Разница в написании («е» вместо «я» и «ё») связана с особенностями произношения в разных говорах: где-то безударный звук редуцировался до «е», а где-то закрепился в письменном виде уже после того, как буква «ё» перестала быть обязательной. Поэтому оба варианта — Дегтярёв и Дегтерёв — по сути однофамильцы, просто их фамилии записали по-разному.

В основе фамилии лежит прозвище Дегтярь (в местном произношении — Дегтерь). Оно образовано от слова «дёготь» — густой темный продукт сухой перегонки древесины. На Руси деготь был незаменим в хозяйстве: им смазывали оси колес, кожаную обувь и упряжь, а также использовали как лекарство. Человек, который занимался его производством или продажей, получал соответствующее прозвище. Это типичное «профессиональное» именование, которое закреплялось за целым родом.

О том, что такие прозвища были в ходу уже в XVII веке, говорит запись в исследованиях С. Б. Веселовского: в 1630 году в Курмыше упоминается пономарь Семен Дегтярь (встречается также написание Дехтярь). Значит, носитель фамилии Дегтерева может вести свой род от человека, который либо сам гнал деготь, либо торговал им на базаре. Со временем прозвище перешло в фамилию по стандартной модели: Дегтерь → сын Дегтерев → Дегтерева (женская форма).