Фамилия Дометьева — женская форма, а её мужской вариант — Дометьев. В русской традиции такие фамилии обычно образуются от полных или уменьшительных форм личных имён, но с этой фамилией не всё так однозначно.

Корень «Домет-» может восходить к греческому имени Дометий (от «домао» — строить, укрощать). В церковном календаре известно несколько святых с этим именем, например, священномученик Дометий Персиянин. Тогда фамилия Дометьев — это вариант фамилии Дометиев, где на письме «и» заменилось на «е» под влиянием аканья или просторечного произношения. Такая замена — частое явление в русских фамилиях, особенно в XIX веке, когда фамилии фиксировались со слуха.

Однако есть и другая, более редкая версия. Фамилия могла возникнуть от прозвища Домет, которое в некоторых говорах означало «домерщик» — человек, который отмерял землю или ткань. В этом случае Дометьев — «сын Домета». Но эта гипотеза менее вероятна, так как прозвище Домет не зафиксировано в известных словарях русских прозвищ, а имя Дометий было в ходу у духовенства.

Суффикс «-ев» указывает на принадлежность: Дометьев буквально значит «чей?» — сын или потомок Дометия. Фамилия могла принадлежать выходцам из среды священнослужителей, где греческие имена были особенно популярны. Географически фамилия встречается рассеянно, без ярко выраженного «гнезда», что говорит о её книжном, а не локально-крестьянском происхождении.