Фамилия Дмитирев — редкий орфографический вариант гораздо более распространённой фамилии Дмитриев. Разница всего в одну букву, но она меняет историю. Если Дмитриев образован напрямую от канонической формы имени Дмитрий (через суффикс -ев, указывающий на принадлежность: «сын Дмитрия»), то написание Дмитирев указывает на народное, бытовое произношение. В старых русских говорах имя нередко произносили и писали как Дми́тер или Дми́тор — с утратой второго «р» и редукцией гласного. От такой разговорной формы и пошла фамилия.

Исходное имя — Дмитрий (греч. Деметриос, «посвящённый Деметре», богине земледелия) — было одним из самых популярных на Руси после крещения. Но фамилия Дмитирев встречается несравненно реже, чем Дмитриев, что делает её ценной для генеалогии: она почти всегда указывает на конкретный регион бытования. Чаще всего носители такой фамилии происходят из северных и центральных областей России, где аканье и упрощение групп согласных были особенно сильны. В документах XVII–XVIII веков можно встретить написание Дмитирев в переписных книгах Вологодчины, Архангельской губернии и Вятки.

Словообразовательная модель проста: к основе народной формы имени (Дмитер/Дмитир) добавили притяжательный суффикс -ев, позже закрепившийся как фамильный. Никакой дополнительной семантики — только указание на отца по имени Дмитрий, но в его местном, нецерковном звучании. Интересно, что в некоторых говорах встречалась и форма Дмитрев (без второго «и»), но Дмитирев — более устойчивый вариант, сохранивший полную структуру корня.

Сословного барьера у фамилии не было: её могли носить и крестьяне, и мещане, и священники. Однако из-за редкости написания в официальных документах XIX века часто происходила замена на стандартное Дмитриев — при переписи или выдаче паспортов писарь мог «исправить» фамилию по церковному образцу. Поэтому современные носители Дмитирев с высокой вероятностью сохранили фамилию в том виде, в каком её записали предкам при первом закреплении, минуя унификацию.