Фамилия Демашин происходит от имени Демаша — уменьшительной формы одного из крестильных имён. Чаще всего за основу берут имя Дементий (от латинского domitor — «укротитель, усмиритель»). Однако Демашей в быту могли называть и носителей имён Демид (греческое «свет божий») или Демьян (греческое «покоритель»). Такая многозначность — обычное дело для русских фамилий, образованных от народных, сокращённых форм имён.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Демашин — «сын Демаши». Это типичная модель для фамилий, возникших в северных и центральных областях России, где притяжательные прилагательные на -ин были особенно распространены. В южных и западных регионах чаще встречался суффикс -ов/-ев, так что по форме фамилия Демашин выдаёт своё возможное северное или московское происхождение.

Словообразовательная модель здесь проста: полное церковное имя (Дементий, Демид или Демьян) сокращалось до бытового Демаша, а затем к основе добавили фамильный суффикс. Такие «домашние» имена в XVI–XVII веках почти вытеснили полные в повседневном общении, и именно они легли в основу большинства русских фамилий.

В ономастических словарях (например, в работах Б. Унбегауна) фамилия Демашин не выделяется как редкая, но и не относится к массовым. Встречается преимущественно в Поволжье и центральных областях России. Среди известных носителей нет громких исторических фигур, что типично для фамилий, образованных от обиходных имён простых людей — крестьян, мещан, посадских.

Таким образом, предки носителей фамилии Демашин — скорее всего, люди из непривилегированных сословий, чьи имена в документах записывали в сокращённой форме, а затем эта форма закрепилась как родовое прозвище. Фамилия не содержит указания на профессию или место жительства, а целиком отсылает к личному имени родоначальника.