Фамилия Демчевська — украинская по форме и происхождению, женский вариант фамилии Демчевський. Её основа — имя или прозвище Демко, которое является уменьшительной формой от канонического имени Демьян (в церковной традиции Дамиан, от греческого «покоритель», «укротитель»). Суффикс -евск-/-овск- указывает на принадлежность к роду или местности: такую фамилию мог получить либо сын Демка («Демчев сын»), либо человек, чьи предки жили в селе, названном в честь основателя или владельца Демка (например, Демков, Демчевка).

Словообразовательная модель типична для украинской шляхты и казацкой старшины XVII–XVIII веков, когда фамилии на -ський/-цький стали маркером социального статуса. Однако не стоит думать, что все носители фамилии принадлежали к знати. На Волыни, Подолье и Галичине такие фамилии часто давали крестьянам и мещанам по названию хутора или урочища, где они жили. То есть Демчевський — это, скорее всего, «тот, кто с Демкового двора» или «из Демчевки».

Мужская форма Демчевський встречается в реестрах казаков и мещан Правобережной Украины XIX века. Женская форма Демчевська, соответственно, закрепилась за дочерьми и жёнами. В русском языке фамилию часто русифицировали, меняя окончание на -ская, но украинское -ська выдает корни носителя.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, Демченко, Демчук, Демков — более простые по модели, они образованы без прибавки -евск-, а значит, чаще встречались среди крестьян и казаков, не имевших земельного пожалования. Демчевський же стоит чуть выше по социальной лестнице, хотя граница была размытой: в одном селе могли жить Демченко и Демчевський, и разница сводилась лишь к тому, чей дед первым записался в ревизскую сказку с «благородным» суффиксом.

Сегодня фамилия редкая, сосредоточена преимущественно в западных областях Украины — Тернопольской, Хмельницкой, Львовской. Встречается и в диаспоре, но единично.