Фамилия Демчевский образована по типичной для польской и украинской шляхты модели — с суффиксом -ский. Такие фамилии часто указывали на владельческий статус или географическую привязку: «из такого-то места». Основа — Демч(а) — скорее всего, это производное от имени Демьян (разговорная форма Дёма, Демча). Получается, что первый носитель фамилии мог быть сыном или потомком Демьяна, а сама фамилия — «демьяновский», то есть принадлежащий роду Демьяна.

Однако в этом случае есть важная деталь. Форма Демчевский, а не Демьяновский или Демин, указывает, что фамилия могла быть не просто отчеством, а прозвищем по населённому пункту. В польской ономастике известно несколько топонимов вроде Демче, Демчово, от которых и брали фамилию с суффиксальным -ский. Поэтому предок Демчевского мог владеть землёй в местечке Демче или жить там. В XVII–XVIII веках такие фамилии активно распространялись среди мелкопоместной шляхты на территории современных Беларуси и Украины, где польская модель именования смешивалась с местными говорами.

Словообразовательная модель здесь двойная: корень Дем- (от Демьян) плюс уменьшительный суффиксальный элемент -ч- (Демча) и далее -евский. Если бы фамилия была чисто русской, мы бы видели Демьянов или Демин. Суффикс -евский выдает западное происхождение — либо польское, либо украинское, либо белорусское. В русских говорах такая форма встречалась реже, обычно у переселенцев из Речи Посполитой.

Версия с происхождением от прозвища «Демча» тоже имеет право на жизнь. В старину Демчей могли называть человека с каким-то характерным признаком, но письменных подтверждений этому нет. Более вероятно, что фамилия всё-таки топонимическая или отчество, переоформленное под польскую моду. В любом случае, носитель фамилии Демчевский с высокой вероятностью имел предков из западных губерний Российской империи или из земель, входивших в состав Речи Посполитой.