Фамилия Демчиля — редкий случай, когда мы с высокой вероятностью можем назвать не только исходное имя, но и точную местность, откуда пошёл род. В основе лежит имя Демчи, которое является западноукраинской или польской формой христианского имени Демьян (лат. Damianus, «посвящённый богине Дамии»). Уменьшительно-ласкательный суффикс -чи- (как в Ванчи, Иванчи) характерен для говоров Галичины, Волыни и Подолья. Таким образом, Демчиля — это буквально «маленький Демьян» или «сын Демьяна».

Особенность фамилии — её окончание. Суффикс -ля указывает на прозвищное происхождение по типу «сын такого-то»: Демчиля — «тот, кто из рода Демчи». Такая модель (на -ля, -я) типична для украинских фамилий Западной Украины (сравните: Шевчиля, Гавриля). В польском языке похожая форма дала бы фамилию Демчила (Demczyła), но в украинском произношении твёрдое «л» смягчилось.

Географически фамилия Демчиля сегодня встречается почти исключительно в Тернопольской, Ивано-Франковской и Львовской областях Украины. Это значит, что предки носителя фамилии жили в сёлах или местечках Галичины, где в XIX веке фамилии закрепились за крестьянами и мещанами. Дворянских корней у этой фамилии нет — она из народной среды.

В написании возможна вариативность: в старых метрических книгах австрийского периода фамилию могли записать как Демчила (с твёрдым л) или Демчиля (с мягким). Современный украинский правопис закрепил вариант через «я», и именно он считается нормативным. В России фамилия почти не встречается, что делает её надёжным маркером галицкого происхождения.