Фамилия Демеченко — яркий пример украинской модели фамилии, образованной по патронимическому типу. Суффикс -енко, характерный для Поднепровья и Левобережной Украины, буквально означает «маленький» или «сын». То есть Демеченко — это «сын Демека».

Ключ к фамилии — в основе Демеч- (в родительном падеже Демеченко, поэтому конечная «-а»). Это уменьшительно-ласкательная форма от канонического имени Дементий (в просторечии Демен, Демех, Демеш). Дементий, в свою очередь, — народная переработка латинского имени Dominicus («господский», «принадлежащий господину»). В украинской бытовой среде имя легко сокращалось: Демко, Демечко, Демека. От последнего варианта и пошёл Демеченко.

Стоит обратить внимание на суффикс -еч- в основе. В украинской ономастике он передаёт не просто уменьшительность, а скорее фамильярно-ласкательный оттенок (сравните: Степан — Степечко, Иван — Іванечко). Поэтому фамилия Демеченко могла изначально означать не просто «сын Демьяна», а «сын Демечки» — то есть прозвище закрепилось именно за младшим или любимым сыном в семье.

В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, которые фиксировали принадлежность отцу («чей ты?»), украинские -енко отвечали на вопрос «чей сын?» и долгое время не были наследственными. Первые письменные фиксации подобных форм на территории Гетманщины и Слобожанщины встречаются в реестрах XVII века. Демеченко — не аристократическая, а казацкая или крестьянская фамилия, распространённая в основном в центральных и восточных областях Украины, а также в приграничных районах России (Курская, Белгородская, Воронежская области), куда переселялись украинцы в XVIII–XIX веках.

Интересно, что фамилия не даёт точного указания на имя отца в полной форме. Демека могло быть производным как от Дементия, так и от Демьяна (каноническое Дамиан). В народном сознании эти имена часто путали, поэтому в одном селе могли жить Демченко (сын Демьяна) и Демеченко (сын Демеки) — и оба могли быть потомками разных людей по имени Дементий. Точно установить, от какого полного имени пошла ветвь, можно только по ранним церковным метрикам.