Фамилия Димитровы — одна из тех, где форма множественного числа лишь указывает на принадлежность роду, а сама основа восходит к крестильному имени Димитрий. Это имя греческого происхождения, оно означает «посвящённый Деметре» — богине плодородия и земледелия в древнегреческом пантеоне. На Русь имя пришло вместе с христианством и быстро стало одним из самых употребительных, дав начало множеству производных форм и фамилий: от Дмитриевых до Димитровых.

Модель образования здесь простая и типичная для восточнославянской ономастики: к основе имени Димитр- (церковная форма) добавили суффикс принадлежности -ов. Фамилия буквально отвечала на вопрос «чей?» — то есть «сын Димитрия». Интересно, что форма с ударением на второй слог (Дими́тров) чаще встречается в болгарской и македонской традиции, тогда как в русской среде более привычен вариант Дми́тров. Однако фамилия Димитров бытовала и в России, особенно среди духовенства и образованных слоёв, где предпочитали полную, книжную форму имени.

В отличие от распространённого мнения, что все носители фамилии Димитровы — выходцы из Болгарии, значительная их часть — потомки русских крестьян и мещан, получивших фамилию при переписях. Связь с дворянством прослеживается лишь у некоторых ветвей Дмитровых (без «и» в корне): герб этого рода действительно внесён в 16-ю часть Общего гербовника дворянских родов Всероссийской империи. Для Димитровых же документальных подтверждений массовой принадлежности к высшему сословию нет — это скорее фамилия, распространённая в разных социальных слоях.

Самый известный носитель фамилии — болгарский историк и философ Михаил Димитров (1881–1966), академик и вице-президент Болгарской академии наук. Он исследовал эпоху болгарского Возрождения и творчество Христо Ботева. Но не стоит думать, что фамилия ограничивается одной страной: в России, Украине и Беларуси Димитровы встречаются повсеместно, хотя и реже, чем Дмитриевы.

Точное место и время возникновения фамилии для конкретного рода установить без генеалогического исследования невозможно. Процесс закрепления фамилий растянулся на несколько столетий, и в разных регионах он шёл по-разному. Ясно одно: в основе лежит имя, которое носил предок, и эта связь с христианским именем Димитрий делает фамилию частью общего славянского культурного наследия.