Фамилия Дмитриевских стоит в ряду русских фамилий, образованных от полной формы имени Дмитрий, но с редким окончанием -ских. Такая модель указывает на происхождение из северных и центральных областей России, где в XVI–XVII веках были распространены фамилии на -их/-ых: они обозначали принадлежность к определённой семье или роду. Дмитриевских — буквально «из семьи Дмитриевых» или «те, кто живёт у Дмитриевых». Это не просто фамилия по отцу, а коллективное прозвание целой ветви рода, что характерно для крестьянской среды, где фамилии часто закреплялись в форме множественного числа.

Основа фамилии — имя Дмитрий (в народном произношении Дмитрей, Дмитрий), которое восходит к греческому Деметриос — «посвящённый Деметре», богине земледелия и плодородия. Имя было одним из самых популярных на Руси благодаря святому Димитрию Солунскому, поэтому и фамилий от него образовалось множество: Дмитриев, Дмитриевский, Дмитриевцев, Дмитриевых. Фамилия Дмитриевских выделяется на их фоне именно суффиксом -ских, который в ономастике считают «адъективным» — он превращает исходное имя в прилагательное, отвечающее на вопрос «чьих?». В документах XVII–XVIII веков такие фамилии часто писали без окончания: «Дмитриевских» могло звучать как «Дмитриевских» или «Дмитриевской», а в быту — «Дмитриевские».

Географически фамилия тяготеет к Вятке, Пермскому краю, Уралу и Сибири — регионам, куда в XVII–XVIII веках переселялись крестьяне из центральных уездов. Именно там закрепилась модель на -ских/-цких, которая в европейской части России со временем вытеснялась формами на -ов/-ев. Если предки носителя фамилии были крестьянами или посадскими людьми, они могли получить прозвание по имени главы семейства — Дмитрия, который, возможно, был старостой, ремесленником или просто многодетным отцом. В отличие от дворянских фамилий на -ский, которые часто образовывались от названий поместий, фамилия Дмитриевских — крестьянская по происхождению и демократичная по сути.

В написании встречаются варианты Дмитриевских и Дмитревских (с одной «и»), что связано с народным произношением имени. В современном русском языке фамилия склоняется по образцу прилагательного множественного числа: «у Дмитриевских», «с Дмитриевскими». В паспортах и документах чаще всего закреплён вариант Дмитриевских, но в старых метрических книгах можно найти и Дмитриевских, и Дмитриевской. Фамилия не принадлежит к числу распространённых, но встречается устойчиво в тех же регионах, где её фиксировали переписи XIX века, — что говорит о сохранении родового гнезда на протяжении нескольких поколений.