Фамилия Димачева — женская форма фамилии Димачев, и её происхождение напрямую связано с мужским личным именем или прозвищем. Основа фамилии — «Димач». Это слово могло быть производным от имени Дмитрий в его народной, сокращённой форме «Дима». Суффикс «-ач» в русских прозвищах часто имел уменьшительно-ласкательное или, наоборот, фамильярное значение, указывая на человека по характерному признаку (ср. «добряк», «здоровяк»). Таким образом, Димач — это, скорее всего, «маленький Дима» или же человек, которого в окружении называли по имени Дмитрий, но в упрощённой, бытовой форме. Модель образования здесь та же, что у фамилий Тимачев (от Тимофей) или Миначев (от Минай).

Однако есть и вторая, менее очевидная версия. В некоторых говорах «димач» могло быть прозвищем, образованным от глагола «димать» (думать, размышлять) или «дымить». В таком случае Димач — это прозвище человека неторопливого, задумчивого, либо того, кто постоянно курил или жил в курной избе. Но эта версия менее убедительна, потому что основа «дим-» в значении «думать» встречается редко и не закрепилась в массовой ономастике. Намного вероятнее, что корень — это имя.

По географии фамилия Димачев (и, соответственно, Димачева) не является распространённой по всей России. Она локализована в основном в центральных и южных регионах, особенно в Воронежской, Ростовской областях и в Краснодарском крае. Это указывает на то, что фамилия могла возникнуть в среде однодворцев или казачества, где были популярны прозвищные формы на «-ач». С точки зрения социального статуса, предки Димачевых были, скорее всего, крестьянами или мещанами — фамилия не дворянская, без суффикса «-ский», который часто указывает на шляхетское или духовное происхождение.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Димачев стоит в одном ряду с Дмитриевым (полная форма имени) и Митькиным (уменьшительная форма «Митька»). Димачев — более редкий вариант, который сохранил в основе неканоническое, разговорное прозвище. Так что носительница фамилии Димачева может с высокой вероятностью считать, что её предок был человеком по имени Дмитрий, которого в деревне звали ласково или по-свойски — Димач.