Фамилия Детычев образована от прозвища Детыч. В основе прозвища лежит слово «детя» или «детёныш» — так в старину могли назвать капризного взрослого человека, того, кто ведёт себя по-детски, либо, напротив, очень маленького ростом. Встречалось это прозвище и как ласковое обращение к младшему в семье или к парню, который выглядел моложе своих лет. Потомок человека с прозвищем Детыч со временем получил фамилию Детычев.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Детычев буквально значит «сын Детыча» или «из семьи Детыча». Такая модель — отчество от прозвища или нецерковного имени — была самой распространённой в русских фамилиях, особенно в среде крестьян и посадских людей. Фамилия закрепилась в формах Детычев и Детычевы, хотя в старых документах могла записываться через «о» — Детычов.

С точки зрения словообразования, фамилия интересна тем, что основа «Дет-» встречается в русских фамилиях нечасто. Более известны однокоренные Детков, Деткин, Деточкин, но Детычев стоит несколько особняком: суффикс -ыч в прозвище — редкий для северных и центральных областей, он типичен скорее для западнорусских и белорусских говоров, где -ыч, -ич активно использовались в отчествах. Это позволяет предположить, что корни рода могут лежать в западных землях Русского государства или в среде переселенцев оттуда.

География фамилии Детычев сегодня неширокая. По данным открытых источников, носители встречаются в основном в Центральной России и Поволжье, единичные записи — в Сибири. В дореволюционных переписях фамилия не была массовой, что говорит о её локальном происхождении: скорее всего, она возникла в одном или нескольких соседних сёлах и распространилась с миграциями крестьян после отмены крепостного права.

Известных исторических деятелей с фамилией Детычев в открытых источниках не прослеживается — это рядовая русская фамилия, каких тысячи. Но именно такие фамилии и сохраняют память о прозвище-характеристике, которое дали предку несколько веков назад.