Фамилия Демельков — нечастая, её происхождение напрямую связано с именем или прозвищем Демелька. Это уменьшительная форма от крестильного имени Демьян или от более редкого Дементий. В быту такие сокращения были обычны: Демьян превращался в Дему, а ласкательный вариант с суффиксом -ель- давал Демельку. Суффикс -ель- в русских именах встречается реже, чем, скажем, -уш- или -к-, но именно он делает фамилию узнаваемой и отличает её от более массовых Демьяновых или Дементьевых.

Модель образования простая: к основе Демельк- добавили патронимический суффикс -ов, который указывает на принадлежность: «чей?» — Демельков, то есть сын или потомок Демельки. Такая схема типична для русских фамилий, сложившихся в XVI–XVII веках в среде крестьян, посадских людей и служилых. Фамилия не дворянская, не семинарская — она бытовая, деревенская.

Географически фамилия Демельков тяготеет к северным и центральным регионам России. Встречается в Вологодской, Архангельской, Кировской областях, а также в Пермском крае. Это зона бытования северорусского говора, где суффикс -ель- в прозвищах был чуть более употребителен. Встречаются варианты написания — Демельков и реже Демельковъ (с твёрдым знаком, в дореволюционных записях), но основа остаётся неизменной.

Однофамильцев с корнем Демель- мало, и это не случайно. Фамилия не попала в крупные словари русских фамилий (например, у Унбегауна или Никонова её нет), что говорит о её локальном характере. Если ваш предок носил фамилию Демельков, он, скорее всего, был крестьянином или ремесленником из северной или вятской деревни, а сама фамилия закрепилась за одним родом, не разойдясь широко по стране.