Фамилия Дитяткина в своей основе содержит слово «дитя», но её значение не так прямолинейно, как может показаться. Это не фамилия, данная «ребёнку» или «малышу» — в русской ономастике закрепилось иное понимание. По наиболее убедительной версии, которую разделяет большинство исследователей (в частности, в работах Б. Унбегауна, рассматривающего модели русских фамилий), прозвище Дитятка давали взрослому человеку, который был очень похож на отца, был его точной копией. В народе говорили: «вылитый отец», «отцово дитятко». Так что носитель прозвища — это не ребёнок по возрасту, а человек, которого называли по его сходству с родителем, подчёркивая кровную связь. Вторая, менее распространённая гипотеза связывает прозвище с ласковым обращением к единственному, долгожданному или младшему сыну в семье, которого все берегли и называли «дитяткой».

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Дитяткин — это «сын Дитятки» или «человек из семьи Дитятки». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ и имён, оканчивающихся на -а/-я (как Пушкин, Ильин, Птицын). Форма Дитяткина — женский вариант, который в современном русском языке закреплён за женщинами, но исторически мог использоваться и как фамилия всей семьи в документах (например, «жена Дитяткина»).

Географически фамилия редкая. Её очаги — традиционные центральные и северные регионы России, где сохранилась диалектная лексика. Встречаются варианты написания через «е» — Детяткин, что также связано с чередованием «е»/«и» в корне («дитя»/«детя»). В старых переписных книгах можно найти формы «Дитятко» как прозвище, а фамилия Дитяткин фиксируется в среде крестьян и посадских людей, то есть не относится к дворянским или княжеским родам — это фамилия, возникшая в народной среде, что подтверждает её прозвищное происхождение.