Фамилия Диденов — одна из тех, где за простым суффиксом -ов скрывается неочевидная основа. Если отбросить типичное для русских фамилий окончание, остаётся корень «Диден-». На первый взгляд, он напоминает украинскую фамилию Діденко, где суффикс -енко указывает на «сына» или «потомка». Но в русской модели -ов работает иначе: он присоединяется к основе, которая чаще всего была личным именем или прозвищем.

Самая вероятная версия — происхождение от крестильного имени Дионисий (в просторечии Денис). В народной речи имя нередко сокращали до форм Дида, Дидя, Дина. От них через притяжательное прилагательное «Диден» (чей? — Диденов сын) и закрепилась фамилия. Такая цепочка — от полного имени к уменьшительному, а затем к отчеству — типична для восточнославянских фамилий. Подтверждение этому — параллельные фамилии Диденко, Дидик, Диденков.

Менее распространённая, но возможная версия — связь с диалектным словом «дида», «дид» (дед, старик) в южнорусских и украинских говорах. В таком случае Диденов мог означать «внук деда» или «потомок старого человека». Однако эта гипотеза слабее: слово «дид» обычно давало фамилии без суффикса -ен (Дедов, Дидов), а форма «Диден» скорее указывает на отчество, чем на прямое прозвище.

Географически фамилия тяготеет к югу России — Ростовской, Волгоградской областям, а также к Краснодарскому краю. Это косвенно подтверждает связь с украинским влиянием, где форма «Діденко» встречается часто. В центральных и северных регионах России фамилия редка.

С точки зрения словообразования, фамилия Диденов стоит в ряду с такими, как Сидоров (от Сидор), Карпов (от Карп) — то есть образована от обиходной формы имени через суффикс -ов. Никакой дополнительной социальной нагрузки (сословие, профессия) эта модель не несла: такую фамилию мог получить и крестьянин, и мещанин, и священник.