Фамилия Детинкина образована от прозвища Детинка. Его основа — нарицательное «детина», то есть парень, молодец, уже почти взрослый, но ещё холостой человек. В словаре В. И. Даля это слово встречается в пословицах: «Работает как ребенок, а ест как детина» или «Умный детина, знает, что хлеб, что мякина». Прозвище Детинка могли дать рослому, крепкому парню или, наоборот, человеку, который вёл себя по-мальчишески.

Существует и другая версия: прозвище могло восходить к украинскому «дитина» (ребёнок). В таком случае Детинкой называли наивного, неопытного или капризного человека, а также того, кто был невысок ростом. Чередование гласных «и» и «е» в корне — результат исторических языковых процессов, поэтому обе версии лингвистически возможны.

Фамилия образована по стандартной для русских фамилий модели: к основе Детинк- добавили суффикс -ин, указывающий на принадлежность («чей?» — Детинкин сын). Форма Детинкина — это женский вариант фамилии, а также форма родительного падежа: «род Детинкиных». Такая модель типична для северных и центральных регионов России, где фамилии на -ин широко распространены.

В отличие от многих фамилий, образованных от крестильных имён, Детинкина напрямую связана с бытовым прозвищем. Это значит, что предок носителя фамилии получил её не по церковному календарю, а по характерной черте — внешности, возрасту или поведению. Фамилия не относится к дворянским или купеческим: скорее всего, её носили крестьяне или посадские люди, у которых прозвища закреплялись особенно прочно.