Фамилия Дюльмезовы (в мужском роде — Дюльмезов) образована от личного прозвища и относится к распространённому типу русских фамилий. Её основа — прозвище Дюльмез, которое, в свою очередь, происходит от двух чешских слов: dul («шахта, рудник») и mez («граница, межа, предел»). Вполне возможно, что Дюльмезом прозвали того, кто жил в шахтёрском посёлке, либо это «профессиональное» именование, указывающее на деятельность человека. Поэтому основатель рода Дюльмезовых мог быть рудокопом или жить у границы горной выработки.

Суффикс -ов в фамилии указывает на принадлежность: «сын Дюльмеза». Такая модель — самая массовая в русской ономастике, но в паре с редкой чешской основой она даёт необычное сочетание. О точном месте и времени возникновения фамилии говорить сложно: процесс формирования фамилий был длительным, а носители могли переселиться из западнославянских земель в русские регионы. Тем не менее, фамилия Дюльмезов сохраняет память о чешском корне, что делает её заметным памятником славянской письменности и культуры.