Фамилия Деменишина — женская форма фамилии Деменишин. Её основа восходит к личному имени Дементий (разговорная форма — Дементей), которое пришло на Русь из греческого языка и означает «укротитель», «усмиритель». В народной речи имя часто сокращали, переделывали и снабжали уменьшительными суффиксами. След такого переосмысления мы и видим: Дементий → Деменя (как Иваня, Петря) → Демениш (в диалектах суффикс -иш мог закрепиться в прозвищных формах) → Деменишин. Модель образования типична для восточнославянской ономастики: суффикс -ин указывает на принадлежность, то есть Деменишин — это «сын Демениша» или «человек из рода того, кого звали Демениш».

Интересно, что в отличие от фамилий на -ов/-ев, которые преобладают в центральной России, фамилии на -ин чаще встречаются в северных и северо-восточных землях, а также на Урале. Деменишины могли выйти из крестьянской или посадской среды, где прозвища по отцу закреплялись в документах XVII–XVIII веков. Встречаются варианты написания: Деменишена, Деменишина (с ударением на второй или третий слог), что связано с местными говорами и неграмотностью писарей.

Редкий суффикс -иш в основе отличает эту фамилию от более распространённых Дементьевых, Дементьевых и Деменевых. Если Дементьев прямо указывает на полное имя Дементий, то Деменишин — на его просторечную, почти прозвищную форму, которая бытовала в живой речи. Это говорит о том, что предок носителя фамилии был, скорее всего, не из боярского или дворянского рода, а из народа, где имя перекраивали на свой лад. Географически фамилия редкая, её можно встретить в Пермском крае, Кировской области и на юге Архангельской — местах, где долго сохранялись архаичные модели словообразования.