Фамилия Дитянцева — женская форма мужской фамилии Дитянцев. Она образована по самой распространённой в русском языке модели: с помощью патронимического суффикса -ев (вариант -ов после мягкого согласного) к основе, оканчивающейся на -ец. То есть в основе лежит прозвище или мирское имя Дитянец.

Корень здесь — «дит(я)». В древнерусском языке слово «дитя» имело не только прямое значение «ребёнок», но и использовалось как ласковое обращение к младшему по возрасту, а также могло быть именем-оберегом. Называя ребёнка Дитятей или Дитянцем, родители как бы «прятали» его от злых сил, делая вид, что он ещё мал и незначителен. Такие имена были распространены в крестьянской среде до XVII века, а затем перешли в фамилии.

Модель Дитянец → Дитянцев → Дитянцева — довольно редкая. Чаще встречаются фамилии на -ин (Дитятин) или на -ов через полную форму (Дитятов). Суффикс -ец в основе указывает на то, что прозвище Дитянец могло означать не просто «дитя», а, например, «маленький, похожий на дитя» или «тот, кого все считают ребёнком». В некоторых говорах «дитянец» — это ещё и ласковое обращение к молодому парню.

Географически фамилия Дитянцев (и её женская форма) привязана преимущественно к центральным и южным регионам России, особенно к бывшим территориям Орловской, Курской и Воронежской губерний. Там слово «дитя» в народных говорах сохраняло архаичные формы, и прозвища с этим корнем были живы до XIX века.

Сословно предки-носители этой фамилии — скорее всего, крестьяне или однодворцы. Фамилия не дворянская, не встречается в родословных книгах знати. Её носительницы — потомки людей, которых в документах записывали как Дитянцевых, то есть «детей Дитянца». Никакой другой, более сложной этимологии у фамилии нет: попытки связать её с «дятлом» или «дядей» лингвистически несостоятельны, так как чередование «т/щ» в корне «дит-» исключает такие версии.