Фамилия Деменчев — русская, но с явным греческим следом в основе. Её ядро — имя Дементий, просторечная форма канонического имени Дометий (от латинского domitus — «укрощённый», «приручённый»). В народе греческое «Дометий» переделали в более привычное Дементий, а уже от него пошла фамилия через типичный русский суффикс принадлежности -ев. Суффикс указывает на отчество: Деменчев буквально значит «сын Дементия», то есть потомок человека с этим именем.

В русской ономастике фамилии на -ев (а не на -ов) образуются, когда основа оканчивается на мягкий согласный или «й». Здесь — от формы Дементий, где конечный звук мягкий. Это отличает Деменчева, скажем, от фамилии Дементьев, которая образована от полной церковной формы Дементий тем же суффиксом. Разница чисто грамматическая: в одном случае отсекли окончание -ий, оставив основу «Дементь-», в другом — взяли простонародный вариант «Деменч-». Обе фамилии живут параллельно, но Деменчев встречается реже и звучит более «деревенски», поскольку в основе лежит не книжная, а обиходная речь.

Имя Дометий (Дементий) было распространено в среде духовенства и крестьянства, но никогда не входило в число самых популярных. Поэтому Деменчевы — это, скорее всего, потомки людей незнатных, возможно, из центральных или северных губерний России, где старые святцы давали такие имена. В дореволюционных переписях фамилия встречается в Тверской, Ярославской и Вологодской губерниях, что косвенно указывает на район её формирования.

Интересная деталь: ударение в фамилии плавающее. В большинстве говоров ставят на второй слог (Деме́нчев), но в некоторых регионах, особенно на севере, могут ударять первый (Де́менчев). Это не ошибка, а следствие местных диалектных привычек произносить имя-основу. В официальных документах XIX века оба варианта фиксировались, хотя литературная норма тяготеет к ударению на «е».