Фамилия Девтерова — редкий случай, когда исходное слово почти не изменилось, а суффикс указывает на принадлежность. Основа здесь — «девтер», что отсылает к греческому «девтерос» (δεύτερος), то есть «второй». В русской ономастике эта фамилия стоит в ряду с Девтеровым, Девяткиным, Второвым — все они образованы от порядковых числительных или их производных. Разница в том, что «девтер» — не славянский, а заимствованный корень, пришедший вместе с церковной или книжной традицией.

Скорее всего, прозвище Девтер дали второму сыну в семье. В крестьянском быту, где детей часто нумеровали по старшинству (Первак, Вторак, Третьяк), греческий вариант «девтер» мог появиться у людей, близких к церкви: у причетников, дьячков или священников, знавших греческую грамматику. Фамилия Девтерова, таким образом, женская форма, указывающая на принадлежность к роду Девтеровых — жене или дочери человека с таким прозвищем.

Суффикс -ов- в этой фамилии стандартный для русской модели «чей?»: Девтер → Девтеров → Девтерова. Мужская форма — Девтеров. Встречается фамилия преимущественно в южных регионах России, где было сильно греческое влияние, а также в среде старообрядцев, которые сохраняли архаичные прозвища и книжные слова. Встречаются варианты написания с одной «т» — Детерова, но это уже следствие упрощения на слух.

Других надёжных версий происхождения нет. Гипотеза о связи с тюркским «дев» (верблюд) или «девтер» (тетрадь) слабая: ни географически, ни фонетически они не подтверждаются. Прозвище Девтер — это именно «второй», и фамилия Девтерова прямо об этом говорит.