Фамилия Дмитряковы образована от имени собственного и относится к распространённому типу русских фамилий. В её основе лежит производная форма крестильного имени Дмитрий — Дмитряк. Само имя Дмитрий (церковнославянская форма — Димитрий) имеет греческие корни и переводится как «принадлежащий Деметре», богине земледелия и плодородия в древнегреческой мифологии.

Модель образования фамилии проста и типична для восточнославянской ономастики: суффикс -ов присоединялся к основе имени или прозвища отца, указывая на принадлежность. Дмитряков буквально означает «сын Дмитряка». Форма Дмитряк — это неофициальный, обиходный вариант имени Дмитрий, который в быту использовался наравне с полным церковным именем. Такие уменьшительные или производные формы были распространены в крестьянской и посадской среде: Дмитряк, Дмитрюк, Митяй, Митроха.

Географически фамилия Дмитряковы тяготеет к центральным и южным регионам России, а также к Поволжью. Встречается она реже, чем однокоренные Дмитриевы или Дмитровы, что делает её более локальным, «гнёздовым» вариантом — вероятно, в основе лежит прозвище конкретного человека, а не просто указание на отчество.

О точном месте и времени возникновения фамилии Дмитряков в настоящее время говорить сложно: процесс формирования русских фамилий растянулся на несколько столетий, с XV по XVII век. Однако сама словообразовательная модель (основа на -як + -ов) указывает на то, что фамилия могла закрепиться не позднее XVII века, когда такие патронимические формы стали массово передаваться по наследству. Потомок человека по прозвищу Дмитряк со временем и получил фамилию Дмитряков — без сословных привилегий, но с чёткой родовой привязкой.