Фамилия Дихтевская — одна из тех, что сразу выдают своё географическое происхождение. Типичный «географический» суффикс -ск- указывает, что её основа — название места: села, деревни или усадьбы. Скорее всего, речь идёт о топониме Дихтево или Дихтевка. Такие названия нередки в центральной России, особенно в бывших великорусских губерниях. Человек, получивший фамилию Дихтевская, мог быть либо помещиком, владевшим этим селом, либо крестьянином, переселившимся оттуда, — в любом случае фамилия закрепилась за выходцами из одного гнезда.

Корень фамилии — «дихт-» — звучит необычно для русского уха. Здесь возможны два основных объяснения. Первое: основа восходит к диалектному слову «дихта» или «дехта» — так в некоторых говорах называли дёготь или смолистую жидкость. Прозвище Дихтя (или Дихта) могли дать смолокуру, человеку, занятому добычей дёгтя, — ремеслу, распространённому в лесных районах. Второе, более вероятное: корень связан с личным именем Дихтей — вариантом канонического имени Дмитрий. В просторечии имя Дмитрий сокращали до Митя, но в некоторых областях бытовала форма Дихтей (от «Дмитрей» через упрощение). Отсюда — Дихтев, а затем и Дихтевский/-ая, то есть «принадлежащий к роду Дихтевых».

Фамилия Дихтевская — женская форма, а мужская, соответственно, Дихтевский. По модели образования она принадлежит к так называемым «дворянским» или «шляхетским» фамилиям, которые в XVII–XIX веках часто получали служилые люди и духовенство. Однако это не значит, что все носители фамилии — потомки знати: в XIX веке суффикс -ский активно присваивали и бывшим крестьянам при оформлении документов, особенно если они переезжали в города. Фамилия редкая, нечастотная; её концентрация, судя по имеющимся данным, тяготеет к северо-западным и центральным областям России — возможной родине топонима Дихтево.