Фамилия Дмитревская указывает на географическое происхождение её первых носителей. В основе лежит топоним Дмитров — древний город в Московской области, основанный в 1154 году князем Юрием Долгоруким. Место для крепости выбрали на землях угро-финского племени меря, а имя городу дали в честь святого великомученика Димитрия Солунского — небесного покровителя сына Юрия, Всеволода, родившегося в тот год. Само имя Димитрий греческого происхождения и означает «принадлежащий Деметре».

Дмитров строили как пограничную крепость, но он быстро приобрёл и экономическое значение. По рекам Яхроме и Сестре отсюда шёл водный путь в верховья Волги, а по суше — к верховьям Клязьмы и дальше во Владимир. Правда, полноценно этот торговый маршрут заработал только в XV–XVI веках, когда политическая нестабильность, раздробленность Руси сошли на нет. Тогда же путь связал с Волгой уже не Владимир, а растущую Москву.

Фамилия Дмитревская образована по типичной модели: к основе (названию города) добавили суффикс -евск- и окончание -ая. Такая форма — «выходец оттуда», «принадлежащий тому месту». Ударение, как правило, падает на второй слог: Дмитрéвская.

Среди носителей фамилии встречаются представители нетитулованного российского дворянского рода. Однако в основном фамилия оставалась «географической»: её давали людям, переехавшим из Дмитрова или его окрестностей в другие земли, чтобы указать на их прежнее место жительства. Поэтому Дмитревских можно встретить не только в центральной России, но и далеко за её пределами — туда, куда в разное время переселялись выходцы из этих мест.