Фамилия Демченков — хороший пример того, как южнорусская и украинская основа «обросла» типично северным суффиксом. В её основе лежит краткая форма крестильного имени Дементий (от латинского «укротитель»). На Украине и в Белоруссии от имени Дема образовали фамилию Демченко с помощью уменьшительного суффикса -енко. Суффикс -енко указывает на западно-украинское или белорусское влияние: именно в этих землях такая модель была самой распространённой, означая «маленький Дема» или «сын Демы».

Когда носитель фамилии Демченко переселился в великорусские губернии, местная традиция добавила к уже готовой основе ещё один патронимический суффикс — -ов. Так Демченко превратился в Демченкова: буквально «сын того, кто был сыном Демы». Такое «наращивание» суффиксов — редкая, но показательная деталь, выдающая миграцию семьи с запада или юго-запада на север или восток России.

Других версий происхождения фамилии нет: корень Дема- не даёт повода для спора, а суффиксальная цепочка -енк-ов читается однозначно. Встречается Демченков преимущественно в центральных и северных областях России — там, куда в XVII–XVIII веках переселялись казаки и крестьяне с Украины. Предки современных Демченковых могли быть как вольными «черкасами» (так тогда называли украинцев), так и крепостными, которых помещики переводили в свои имения.