Фамилия Детыминская — редкая и неочевидная с первого взгляда. Её основа — не имя и не профессия, а скорее всего географическое указание. Суффикс -ск- в сочетании с окончанием -ая выдает типичную модель для фамилий, образованных от названий населенных пунктов. В русской традиции такие фамилии чаще всего получали дворяне по названию своего поместья или выходцы из определенного села. Соответственно, предок Детыминских мог быть либо владельцем, либо уроженцем места под названием Детымино или Детыминск.

Корень «Детымин-» не имеет очевидного славянского значения. Это не слово, а топоним, который сам требует разъяснения. Скорее всего, в основе названия — антропоним, то есть имя или прозвище первопоселенца. Можно предположить, что это вариант прозвища Детыма (от «дети» или «детин» — ребенок, юноша, либо от древнерусского «деть» в значении «положить, девать»). В ономастике известны фамилии Детин, Детков, Детинкин, и Детыминская может стоять в том же ряду, но с географическим суффиксом. Прозвище Детыма мог получить заботливый человек, связанный с детьми, или, наоборот, тот, кого «девали» куда-то — но это уже область догадок.

Фамилия почти наверняка не крестьянского происхождения. В крестьянской среде до отмены крепостного права фамилии на -ский/-цкий были редкостью. Детыминская — скорее дворянская или, реже, духовного сословия: семинаристы часто получали фамилии по названиям сел, где служили их отцы. Если село Детымино существовало, то его название могло быть дано по реке или урочищу, но письменных свидетельств о нём в открытых источниках почти нет. Возможно, речь идет о микротопониме — хуторе или выселке, который не сохранился на картах.

Сравнение с однокоренными фамилиями показывает, что Детыминская стоит особняком. Есть фамилия Детымин (без суффикса -ск-), но она тоже редка. Если бы основа была отчеством, мы бы видели Детыминов или Детыминых. Суффикс -ск- однозначно указывает на связь с местом. Таким образом, главная версия: предок Детыминских — человек, чья фамилия пошла от названия его родового гнезда или места рождения, которое, в свою очередь, было названо по прозвищу Детыма.