Фамилия Деменьева — женская форма фамилии Деменьев. В основе лежит мужское имя Дементий, которое в народной русской традиции звучало как Демень. Это просторечный вариант канонического имени Дометий (от латинского domitus — «укрощённый», «приручённый»). Имя было нередким в крестьянской среде, особенно в северных и центральных губерниях России, где аканье и редукция гласных превращали Дометия в Дементия, а затем и в короткую форму Демень.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Деменьев сын, то есть потомок человека по имени Демень. Модель образования типична для русских фамилий XIX века, когда отчества и прозвища закреплялись как наследственные. В отличие от фамилий на -ин, которые образуются от основ на -а/-я, форма на -ев говорит о том, что исходное имя заканчивалось на мягкий согласный.

Интересная деталь: в некоторых говорах фамилия могла писаться через «я» — Демяньев, что отражало местное произношение. Встречается и вариант Дементьев, но Деменьев — более редкая, «обрусевшая» форма, без книжного окончания -ий. Носители фамилии чаще всего происходят из крестьянского сословия, реже — из мещан, и географически привязаны к Вологодской, Архангельской и Костромской областям. В документах XVIII века упоминания Деменьевых единичны, что подтверждает: фамилия не была широко распространена, а оставалась локальной.