Фамилия Демчева образована от имени Демча, которое является обиходной формой крестильного имени Дементий. Дементий — это русская адаптация латинского имени Домитиус (родовой вариант), означавшего «прирученный, укрощенный». Имя было распространено в среде простых крестьян и ремесленников, поэтому основатель рода Демчевых, скорее всего, принадлежал к непривилегированному сословию. Суффикс -ев в фамилии указывает на её патронимическое происхождение: Демчева — это «дочь или жена человека по имени Демча». В русской ономастике модели на -ев и -ов типичны для фамилий, возникших в центральных и северных губерниях. Поскольку имя Демча встречалось реже, чем полная форма Дементий, фамилия Демчева не получила массового распространения. Однокоренные варианты — Дементьев, Демин — образованы от других производных того же корня.