Фамилия Дмитриевна стоит в ряду так называемых «матронимов» — образований не от имени отца, а от имени матери. Это редкий случай в русской ономастике, где подавляющее большинство фамилий пошло от отчества (Иванов, Петров). Дмитриевна — это буквально «дочь Дмитрия», то есть женское отчество, которое закрепилось как фамилия. Такая модель встречается в основном там, где женщина по каким-то причинам играла ключевую роль в семье, чаще всего после смерти мужа или в ситуации, когда мать была вдовой и вела хозяйство.

Основа фамилии — каноническое имя Дмитрий (от греческого Деметриос, посвящённый Деметре, богине земледелия). Суффикс -евн- (с беглым гласным) указывает на принадлежность: «относящийся к Дмитрию», «его дочь». В отличие от фамилий на -ов/-ин, которые отвечали на вопрос «чей сын?», Дмитриевна отвечает на вопрос «чья дочь?». В документах XVII–XVIII веков такие фамилии могли давать незаконнорождённым детям, записывая их по матери, или же крестьянам, у которых в ревизских сказках не значился отец.

Географически фамилия Дмитриевна не имеет ярко выраженного центра, но чаще встречается в центральных и северных губерниях России, где матронимы фиксировались устойчивее. Поскольку это не патроним, а готовое отчество в роли фамилии, она могла не меняться по родам: и мужчина, и женщина могли носить Дмитриевну, хотя для мужчины это звучит нелогично. В современной России фамилия редкая — её носителей меньше тысячи, и многие из них живут на Урале и в Сибири, куда переселялись целыми семьями в XIX веке.

Если сравнивать с однокоренными, то Дмитриев (классический патроним) встречается в десятки раз чаще. Дмитриевна — это как раз та фамилия, которая выбивается из общего правила, и её происхождение почти всегда говорит о нестандартной семейной истории предков.