Фамилия Диаментов — редкий случай, когда русская фамилия образована не от прозвища или имени, а напрямую от названия драгоценного камня. В основе лежит слово «диамант» — устаревшая форма слова «алмаз». В XVIII–XIX веках в России «диамантом» называли крупный, огранённый алмаз, в отличие от необработанного «адаманта». Фамилию давали не ювелирам и не торговцам камнями, а, скорее всего, семинаристам.

В духовных училищах и семинариях существовала традиция присваивать будущим священникам «искусственные» фамилии, образованные от торжественных, возвышенных или символических понятий. «Диаментов» — как раз из этого ряда, наряду с Алмазовым, Рубиновым, Изумрудовым, Сапфировым. Такие фамилии должны были подчёркивать твёрдость веры, чистоту помыслов или высокое предназначение. Суффикс -ов здесь стандартный, патронимический по форме, но по смыслу — притяжательный: «диаментов» значило «принадлежащий диаманту», то есть «каменный», «твердый».

Менее вероятная, но возможная версия — происхождение от прозвища Диамент, которое могли дать человеку за особый блеск глаз, редкую красоту или, наоборот, за твёрдость и неуступчивость характера. Однако в крестьянской среде такие прозвища встречались редко: камень был слишком далёк от быта. Подтверждений тому, что фамилия возникла в купеческой или дворянской среде из-за профессии, нет — ювелиры чаще получали фамилии по месту жительства или по имени отца.

Географически фамилия Диаментов распространена крайне узко. Встречается в основном на юге России и Украине, что косвенно подтверждает семинарскую версию: многие духовные школы располагались в Киеве, Харькове, Екатеринославе. В центральных губерниях фамилия почти не фиксируется. В польском языке существует форма Diament, но польские фамилии на -ов — редкость, так что русское происхождение здесь первично.

С точки зрения словообразования фамилия стоит особняком. В отличие от массовых моделей на -ский (Диаментовский), суффикс -ов делает её более «бытовой», хотя по сути она книжная и искусственная. Это редкий случай, когда торжественное понятие «одето» в самую простую и распространённую фамильную форму.