Фамилия Дембитская звучит как типичная «географическая» фамилия, образованная по модели «-ский / -ская». Такие фамилии в дворянской и духовной среде указывали на место, откуда человек родом или где владел землёй. В основе здесь почти наверняка лежит название населённого пункта — Дембиты, Дембит или похожий топоним.

Скорее всего, исходная точка — местечко Дембит или Дембиты. На картах Восточной Европы встречается несколько таких названий. Например, в Польше есть деревня Дембит (Dębica, но это не точный аналог, а скорее однокоренное), а в Беларуси и на Украине — сёла с корнем «демб-» (от польского dąb — дуб). Однако фамилия Дембитская с окончанием «-ская» чаще всего встречается у потомков польской шляхты или западнорусских православных дворян, чьи предки владели имением с таким названием.

Суффикс «-ск-» — один из главных маркеров «аристократического» происхождения. В Российской империи фамилии на «-ский» носили дворяне (по названию поместья) и духовенство (по названию церковного прихода). Если бы фамилия была крестьянской, она скорее получила бы суффикс «-ов» или «-ин» (Дембитов, Дембитин). Поэтому Дембитская — это указание на родовое гнездо, а не на прозвище предка.

Сама основа «Дембит» может быть вариантом польского слова dąb (дуб) с суффиксом «-it». В польской ономастике названия вроде Dębica, Dębiny, Dębów встречаются постоянно. «Дембит» — это, возможно, «дубовое место», «дубрава». В белорусском и украинском языках этот корень тоже дал много фамилий: Дембицкий, Дембский, Дембовский. Дембитская — женская форма, мужская — Дембитский.

Встречаемость фамилии сегодня невысокая. Это редкая, «штучная» фамилия, что подтверждает её локальное происхождение: носители, скорее всего, потомки одного рода из конкретного имения или прихода. Если искать корни, стоит смотреть метрические книги Гродненской, Минской или Волынской губерний — там чаще всего селилась мелкая шляхта с фамилиями на «-ский».