Фамилия Деменчик — яркий пример того, как уменьшительно-ласкательный суффикс может закрепиться в официальном родовом имени. В основе лежит крестильное имя Дементий (от латинского dominicus — «господский», «принадлежащий господину»). В народе это имя часто сокращали до Дема, а затем добавляли уменьшительный суффикс -енчик, который в украинской, белорусской и южнорусской традиции указывал на сына или младшего родственника. Таким образом, Деменчик — это буквально «маленький Дема» или «сын Дементия».

С точки зрения словообразования, суффикс -енчик встречается реже, чем стандартные -ов/-ев или -ин, что делает фамилию более редкой и колоритной. В отличие от фамилий на -енко (Деменченко), которые типичны для центральной и восточной Украины, форма на -чик характерна для западных регионов Беларуси и Польши, а также для тех областей России, куда мигрировало население из этих земель. Встречаются варианты написания через «а» (Даменчик), но они единичны и чаще всего связаны с местными говорами или ошибками в документах.

Есть и альтернативная, менее распространённая версия происхождения: от прозвища Деменя, которое могло относиться к человеку с капризным или своенравным характером (от диалектного «деменить» — «капризничать», «упрямиться»). Однако в случае с фамилией Деменчик эта версия слабее — суффикс -чик плохо сочетается с прозвищной основой, так как для прозвищ чаще использовали -ок, -ец или -уля. Поэтому основной и наиболее надёжной остаётся версия от имени Дементий.

Географически фамилия концентрируется в западнорусских областях (Брянская, Смоленская), в Беларуси (особенно Гродненская и Минская области) и среди потомков переселенцев в Сибири. Носители фамилии исторически относились в основном к крестьянскому и мещанскому сословиям — в дворянских родословных книгах Деменчики почти не встречаются, что подтверждает народный, бытовой характер её образования.