Фамилия Деменец образована от имени Дементий. В основе лежит каноническое христианское имя Дометий (от латинского domitus — «укрощённый»), которое в народной речи превратилось в Дементия. Фамилия закрепилась за потомком человека по имени Дементий.

Словообразовательная модель здесь необычна. В отличие от массовых фамилий на -ов и -ин, суффикс -ец в русских фамилиях встречается реже. Он указывает на происхождение из какой-либо местности или на принадлежность к роду: Деменец — буквально «сын Дементия», «человек из рода Дементия». Такая модель типична для южных и западных регионов России, а также для украинских и белорусских земель, где фамилии на -ец широко распространены (например, Гончарец, Ковалец).

В документах XVI–XVII веков встречаются носители фамилии Деменец среди казачества и крестьянства. Имя Дементий в те времена было распространено в простонародье, поэтому фамилия не указывает на дворянское происхождение — напротив, она типична для непривилегированных сословий. Географически фамилия чаще всего фиксируется на юге России, в частности в Ростовской области и Краснодарском крае, а также в Беларуси.

Редкий суффикс -ец делает фамилию Деменец заметной среди однокоренных — Дементьев, Дементьевский, Деменчук. Если Дементьевых в России десятки тысяч, то Деменец — фамилия более локальная и малочисленная, что часто указывает на крепкую родовую связь с конкретной местностью.