Фамилия Демачева — женская форма, мужской вариант — Демачев. В основе лежит имя Демач, которое, скорее всего, является производной формой от крестильного имени Демьян (в просторечии — Деман, Деманя). Уменьшительно-ласкательный суффикс -ач (как в именах Митяч, Ваняч) характерен для северных и центральных русских говоров, где он придавал имени оттенок фамильярности или принадлежности к младшему поколению. Таким образом, Демач — это «маленький Демьян» или «сын Демьяна».

Менее вероятна, но возможна связь с прозвищем Демач, образованным от диалектного глагола «демать» — в некоторых говорах так называли человека, который говорит невнятно, бормочет, или же, напротив, того, кто постоянно «демонит», то есть сомневается и медлит. Однако в ономастике версия с производным от канонического имени всегда считается первичной, если нет прямых указаний на прозвищный контекст в исторических документах.

Суффикс -ев (а не -ов) в окончании указывает на то, что основа имени или прозвища оканчивалась на мягкий согласный или шипящий (Демач — Демачев). Фамилия относится к типу патронимических, то есть отвечает на вопрос «чей сын?» — сын Демача.

Социально фамилия Демачевы, судя по модели образования, могла принадлежать крестьянам или посадским людям, а не дворянству: патронимы на -ич или -ский чаще встречались у высших сословий, тогда как «простая» форма на -ов/-ев была массовой в среде непривилегированного населения. Встречается фамилия преимущественно в Центральной России и Поволжье, но без привязки к конкретному региону сказать точнее сложно — в архивных записях XIX века Демачевы фиксируются, например, в Тамбовской и Рязанской губерниях, что косвенно подтверждает крестьянское происхождение.

Известных носителей фамилии, оставивших заметный след в истории или культуре, на данный момент нет — это рядовая русская фамилия, каких тысячи. Её ценность не в громких именах, а в прозрачной этимологии, которая позволяет заглянуть в быт и язык предков, назвавших ребёнка просто и по-домашнему: Демач.