Фамилия Деменченок образована по белорусской модели с уменьшительным суффиксом -енок (часто на письме — -ёнок). Этот суффикс в восточнославянских фамилиях указывает на «младшего»: сына, ученика или потомка. Если основа — имя Дементий, то Деменченок буквально означает «маленький Дементий» или «сын Дементия». В белорусской ономастике фамилии на -ёнок (Жданёнок, Кухарёнок, Павленок) особенно распространены на территории Витебщины и Минщины, и Деменченок — типичный представитель этой модели.

Основа фамилии восходит к каноническому мужскому имени Дементий. В святцах это имя соответствует латинскому Dementius (от dementer — «безумный» или, по другой версии, «укротитель»). В народной среде имя быстро обросло бытовыми формами: Демен, Дема, Демка. От этих прозвищных форм и пошли многочисленные фамилии — Дементьев, Демин, Демченко. Деменченок стоит в этом ряду особняком: суффикс -енок не великорусский, а западнорусский, что сразу отсекает фамилию от массива московских «-ов» и «-ин».

В письменных источниках фамилия фиксируется поздно, что естественно для крестьянских и мещанских родов Беларуси. Массовое закрепление фамилий на -ёнок произошло в XVIII–XIX веках, когда помещики и переписчики фиксировали крестьян по отчеству или прозвищу в уменьшительной форме. Деменченок — не дворянская фамилия, а скорее указание на то, что предок был сыном человека по имени Дементий, жившего в деревне. Географически фамилия и сегодня чаще всего встречается в Беларуси, особенно в Могилёвской и Витебской областях, а также в приграничных районах России (Смоленщина, Брянщина).

Спорных версий происхождения у этой фамилии нет: корень прозрачен, суффикс типичен для белорусской антропонимии. Единственное, что может сбить с толку, — написание. Вариант Деменченок (через «е») — нормативный, но в старых метрических книгах можно встретить Деменчёнок (с буквой «ё») или даже Деминчёнок (под влиянием акающего произношения). Однако все эти варианты указывают на одно и то же: предка звали Дементий, а его потомки получили фамилию по отцу.