Фамилия Дитёнковы (в мужском варианте — Дитёнков) образована от прозвища Дитёнок. Слово «дитёнок» в старых говорах означало «ребёнок, дитя», но прозвище давали не малышам. Первая и самая вероятная версия: так называли отца большого семейства — главу, у которого «полна изба дитёнков». Прозвище закреплялось за взрослым мужчиной и указывало на его статус многодетного родителя.

Существует и другое объяснение. Дитёнком могли прозвать подростка или даже взрослого, который был физически развит не по годам — широкоплечий, рослый, сильный. В этом случае прозвище носило ироничный или удивлённый оттенок: «гляди, какой детина вымахал, а всё дитёнок». Оба варианта правдоподобны, но первый — социально-бытовой — встречается в русской ономастике чаще: прозвища по составу семьи давали повсеместно.

Фамилия образована по стандартной патронимической модели: прозвище Дитёнок → притяжательное прилагательное «Дитёнков» (чей? — сын Дитёнка) → фамилия. Суффикс -ов указывает на принадлежность, типичен для центральных и северных областей России. Вариант Дитёнковы — форма множественного числа, означающая «семья, род Дитёнковых».

Точное место возникновения фамилии не установлено: процесс закрепления фамилий шёл несколько веков, и похожие прозвища могли независимо появиться в разных губерниях. Однако фамилия явно недворянская — скорее крестьянская или мещанская, поскольку в основе лежит бытовое прозвище, а не имя святого или географическое название.

Сравните с однокоренными фамилиями: Детинкин, Детков, Деточкин. Дитёнков стоит особняком благодаря редкому суффиксу -ёнок, который обычно образует названия детёнышей животных (волчонок, лисёнок), но в прозвищах людей встречается редко. Это делает фамилию заметной на фоне более привычных Детковых и Детиных.