Фамилия Дионисьева — редкий случай в русском ономастиконе, где имя древнегреческого бога напрямую, хоть и через цепочку посредников, стало основой фамилии. Исходное имя — Дионисий, церковная форма греческого Дионисос, бога плодородия и виноделия. В русской традиции это имя закрепилось благодаря нескольким святым, и самый почитаемый из них для северных земель — Дионисий Глушицкий (1363–1437), игумен и иконописец, основавший монастыри на реке Глушице в Вологодской области. Его житие примечательно тем, что святой не только управлял обителью, но и собственноручно переписывал книги, шил одежды, работал в кузнице и плотничал, а также написал единственный прижизненный портрет Кирилла Белозерского — сейчас эта икона хранится в Третьяковской галерее.

Модель образования фамилии классическая: к основе Дионисий прибавили суффикс принадлежности -ев, а затем окончание -а, указывающее на женскую линию или на форму «чей?» (Дионисьев сын → Дионисьева). В старину так записывали вдов или дочерей, но со временем фамилия закрепилась именно в этой форме как неизменяемая. Поскольку имя Дионисий в крестьянской среде встречалось редко (чаще использовали его народные варианты — Денис, Денисий), фамилия Дионисьева указывает на более высокое социальное положение предка: скорее всего, он принадлежал к духовенству или служилому сословию, где полные церковные имена были нормой. В отличие от массовых Денисовых, носители фамилии Дионисьева сохранили архаичную, почти книжную форму имени, что само по себе делает фамилию своеобразным маркером грамотности и связи с монастырской культурой Русского Севера.