Фамилия Дитятьева — одна из тех, что хранят память о мирском, нецерковном имени предка. В её основе лежит древнее славянское именование Дитять. Такие имена давали в дополнение к крестильному, и они были широко распространены на Руси. В ономастических трудах, в частности у С. Б. Веселовского, встречаются ранние упоминания этой основы: Иван Иванович Дитя Бороздин (конец XV века) и Меркул Иванов Дитятев (XV век). Это говорит о том, что фамилии этого корня — одни из древнейших.

Само слово «дитя» в старину означало «дитятко, младенец, ребенок, малолетний». Дитятей на Руси называли детей примерно до 14–16 лет, пока детство не переходило в отрочество. Однако прозвище Дитять могли дать и взрослому — по разным причинам. Например, так могли прозвать отца большого семейства, который постоянно возился с малышами. Или же человека, который выглядел не по годам: был высокого роста, широкоплеч, физически развит, но при этом оставался в душе ребёнком. Не исключён и ироничный оттенок — прозвище могло закрепиться за инфантильным, несерьёзным мужчиной.

Фамилия Дитятьева образована по стандартной модели: к основе Дитять добавился патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного). Буквально она означает «дочь (или жена) Дитятева», то есть принадлежащая к роду человека по прозвищу Дитять. Поскольку в русской традиции фамилии передавались по мужской линии, корень здесь мужской — Дитять, а окончание -а указывает на женскую форму фамилии. Носительница фамилии Дитятьева — потомок того самого Дитяти, жившего, возможно, ещё в XV–XVI веках.