Фамилия Деменчукова происходит от мужского крестильного имени Дементий. В переводе с латинского оно означает «укрощающий» или «усмиряющий». В основу фамилии легла производная, народная форма этого имени — Деменя. Такие сокращенные имена были широко распространены в повседневном общении на Руси, особенно среди простых сословий: полное имя звучало слишком официально, а в быту человека звали Деменей, Демой или Демешкой.

Фамилия образована по типичной восточнославянской модели с суффиксом -ов, который указывает на принадлежность: Деменчуков — это «сын Деменчука». Здесь идёт цепочка: Деменя → Деменчук (уменьшительно-ласкательный вариант с украинским или белорусским суффиксом -чук, означающим «маленький» или «потомок») → Деменчуков. Такая двойная суффиксация встречается реже, чем простая, и часто указывает на западнорусские или малороссийские корни рода. Скорее всего, основатель рода Деменчуковых был представителем простого сословия — крестьянином или ремесленником, поскольку фамилии с таким построением обычно закреплялись за непривилегированными слоями населения.

Таким образом, потомок человека по имени Деменя со временем получил фамилию Деменчуков. Географически фамилия чаще всего встречается в областях, граничащих с Украиной и Белоруссией, — например, в Брянской, Смоленской, Курской губерниях, где суффикс -чук был особенно распространён. В отличие от более частых Дементьевых или Дементьевых, форма Деменчуков сохранила региональный колорит и указывает на конкретный диалектный вариант имени.