Фамилия Диетрих — один из тех случаев, когда написание напрямую выдает немецкое происхождение. В основе лежит личное имя Дитрих, которое в переводе с древневерхненемецкого означает «всемогущий правитель» (diot — «народ, племя» и rihhi — «правитель, вождь»). Это имя было широко распространено в германоязычных землях, и фамилия, образованная от него без дополнительных суффиксов, указывает на то, что предок носителя так и звался — Дитрих.

Существует обоснованная гипотеза, что Дитрих — это народная, обиходная форма имени Теодорих (Theoderich), которое носил, например, знаменитый король остготов Теодорих Великий. В этой версии корень тот же: þeuda — «народ» и rīks — «правитель». Со временем начальное «Тео-» в разговорной речи перешло в «Ди-», что и закрепилось в фамилии.

На русской почве фамилия сохранила исходное немецкое звучание, что говорит о позднем и прямом заимствовании — скорее всего, в XVIII–XIX веках, когда в Россию приезжали немецкие колонисты, ремесленники и специалисты. Фамилия не получила русского суффиксального оформления (-ов, -ин), а осталась в виде чистой основы. Это отличает её от, скажем, фамилии Дитрихов, которая могла бы возникнуть, если бы имя русифицировали.

Встречается фамилия преимущественно в тех регионах России, где исторически были немецкие поселения: Поволжье, Причерноморье, а также в крупных городах с немецкой диаспорой — Санкт-Петербурге, Москве. В написании возможны варианты — Дитрих, Диетрих, Диттрих, — но форма «Диетрих» с двумя гласными подряд (ie) выдает старую немецкую орфографию, где «ie» обозначало долгий звук [i:].

Носители этой фамилии в прошлом чаще всего были не крестьянами, а горожанами: пасторами, аптекарями, учителями, инженерами. Социальный статус определялся не русским сословием, а принадлежностью к немецкой колонии или гильдии.