Фамилия Дитюкова — женская форма фамилии Дитюков, а та образована от прозвища Дитюк. В основе, скорее всего, лежит слово «дитя»: прозвище могли дать отцу большого семейства, которого окружающие называли «дитюк» в значении «человек, у которого много детей». Есть и вторая, не менее правдоподобная версия: прозвище Дитюк закреплялось за ребёнком или подростком, который выглядел старше своих лет — был широкоплечим, рослым и сильным не по годам. В этом случае прозвище носило описательный, почти шутливый характер.

Модель образования фамилии простая и типичная для русских фамилий: к основе Дитюк добавили патронимический суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — «сын Дитюка»). Женская форма Дитюкова возникла естественным путём, когда фамилию стала носить женщина или вдова. С точки зрения географии, фамилия встречается в центральных и южных областях России, но не относится к числу широко распространённых, что говорит о её локальном происхождении, возможно, из одной или нескольких крестьянских общин.

Интересно, что в ономастике фамилии с основой «дит-» встречаются нечасто. Рядом с Дитюковым можно поставить разве что фамилию Детков, но она образована от формы «детка» и имеет другой оттенок. Дитюк же — более редкий вариант, сохранивший архаичный суффикс -юк, который в русских прозвищах часто придавал слову оттенок уменьшительности или, наоборот, подчёркивал характерный признак (сравните: «малюк», «толстюк»). Таким образом, носители фамилии Дитюкова — потомки человека, которого в своём окружении выделяли либо многодетностью, либо не по-детски крепким телосложением.