Фамилия Недозрелова — редкий случай, когда прозвище застыло в сравнительной степени. Основа здесь — не прилагательное «недозрелый», а его сравнительная форма «недозрелее» (или «недозрелей»). В русских говорах такой суффикс -ее/-ей в фамилиях встречается нечасто и почти всегда указывает на прозвище, данное по яркому признаку: тот, кто «недозрелее» других — то есть моложе, неопытнее или, в прямом смысле, зеленее плодом. Фамилия образована по модели притяжательных прилагательных на -ов: Недозрелов — сын Недозрелого, но с усечением конечного гласного. Полная форма исходного прозвища могла звучать как Недозрелой или Недозрелый.

В отличие от более частых «Недозрев» и «Недозрелов» (от глагола «недозреть»), суффикс -ее- в основе фамилии Недозрелова выдает диалектное происхождение. В северных и сибирских говорах сравнительную степень нередко образовывали от прилагательных, которые в литературном языке такой формы не имеют: «недозрелый» — «недозрелее». Прозвище могли дать младшему сыну в семье, позднему ребенку или человеку, который выглядел моложе своих лет — не по возрасту, а по поведению или внешности. В крестьянской среде такое прозвище не было обидным, скорее констатирующим: «ты у нас еще недозрелее всех, погоди».

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным областям России — в переписях XVII–XVIII веков похожие формы встречаются в Вологодской и Архангельской губерниях. Вариант с окончанием -ова указывает на женскую линию: либо на замужнюю женщину, либо на передачу фамилии по матери. В современных справочниках фамилия Недозрелова фиксируется как крайне редкая — не более нескольких десятков носительниц по всей стране, преимущественно в Поволжье и на Урале, куда переселенцы из северных губерний уходили в XIX веке.

Если сопоставить с однокоренными фамилиями, то Недозрелова стоит особняком. «Недозрев» — отглагольная форма, «Недозрелов» — стандартное притяжательное прилагательное, а Недозрелова — единственная, где сохранилась сравнительная степень. Это делает её ценной для диалектологов: по такой фамилии можно восстановить живую речь региона, где «недозрелый» склоняли по образцу «белый — белее».