Фамилия Думитриус — редкий для России пример фамилии, образованной не по русской, а по латинской модели. В основе лежит имя Дмитрий, но не в привычной славянской форме, а в его латинизированном варианте — Dumitru или Dumitriu. Такое написание характерно для румынской, молдавской и, шире, восточно-романской ономастики. Окончание -ус — это типичный латинский суффикс, который в румынском языке часто передаёт принадлежность, то есть буквально «Думитриус» означает «сын Дмитрия» или «принадлежащий Дмитрию». В русской среде эта фамилия могла появиться у выходцев из Бессарабии (историческая область, включающая современную Молдову и часть Одесской области Украины) или у румынских переселенцев.

Словообразовательная модель здесь необычна для русского уха. Если бы фамилию создавали по русским правилам, от имени Дмитрий получились бы варианты Дмитриев, Дмитриевский или Дмитриевых. Думитриус же стоит особняком: суффикс -ус не принадлежит ни к восточнославянским, ни к западнославянским фамильным формантам. Это делает фамилию маркером определённой миграционной волны — скорее всего, предки носителя фамилии были молдаванами или румынами, переселившимися в Российскую империю в XIX — начале XX века, возможно, после присоединения Бессарабии в 1812 году.

С точки зрения происхождения прозвища, основа та же, что и у Дмитрия: греческое Dēmḗtrios — «посвящённый Деметре», богине земледелия и плодородия. Но в случае с Думитриусом эта связь с античностью опосредована не церковнославянской, а латинской традицией. В румынском языке форма Dumitru является народным вариантом, а фамилия Dumitriu (с окончанием -u) — одна из самых распространённых в Румынии. Русское окончание -ус могло закрепиться при записи фамилии в документах, когда писарь русифицировал непривычное окончание или просто транслитерировал латиницу.

Социально предки носителя фамилии Думитриус могли быть крестьянами или мещанами — в среде бояр и дворян такие «латинизированные» фамилии встречались реже, они более характерны для простонародья. Однако точных данных о сословной принадлежности для этой фамилии нет, и строить догадки без конкретных архивных выписок рискованно. Единственное, что можно сказать наверняка: по фамилии с таким корнем и окончанием мы с высокой вероятностью определяем не русское, а восточно-романское происхождение рода, связанное с территорией исторической Молдовы или Румынии.