Фамилия Дмитровы образована от имени Дмитрий, которое пришло на Русь из греческого языка и означает «принадлежащий Деметре» — богине плодородия и земледелия. Однако в фамилии мы видим не обычный суффикс -ов, а усечённую основу: вместо ожидаемого Дмитриев мы встречаем Дмитров. Это не ошибка, а результат народной переработки имени: в бытовой речи форму Дмитрий часто сокращали до Дмитра, откуда и пошла фамилия. Такая модель встречается реже, чем классические отчества на -ев, и указывает на то, что фамилия сложилась в среде, где имя звучало просторечно.

Потомок человека по имени Дмитрий, которого в окружении звали Дмитром, со временем получал прозвание Дмитров — буквально «сын Дмитра». Суффикс -ов в данном случае выполняет стандартную функцию принадлежности. Фамилия не указывает на конкретное сословие: её могли носить как крестьяне, так и посадские люди, поскольку имя Дмитрий было одним из самых распространённых на Руси благодаря святому Дмитрию Солунскому.

Географически фамилия Дмитровы тяготеет к северным и центральным областям России, где имя Дмитрий в разговорной форме Дмитр было особенно употребительно. В некоторых говорах встречается вариант Дмитровых, с окончанием -ых, типичным для северных фамилий, обозначающих принадлежность к целому роду.

Сравните с однокоренными фамилиями: Дмитриев — более книжная и официальная форма, Дмитров — просторечная, а Дмитраков, Дмитроченков — уже с дополнительными суффиксами. Фамилия Дмитровы стоит ближе к народной, а не к канцелярской традиции именования.