Фамилия Деменок образована от имени Демен — просторечной, усеченной формы крестильного мужского имени Дементий. Само имя Дементий восходит к латинскому слову domo, что означает «укрощать», «усмирять». В русской ономастической традиции такие сокращенные формы (Демен вместо полного Дементий) были в ходу в крестьянской и мещанской среде: язык стремился к экономии, и длинное церковное имя в быту резали на слух.

С точки зрения словообразования фамилия держится на украинско-белорусском суффиксе -ок. В восточнославянской модели фамилий на -ок (сравните: Коваленок, Бондаренок, Гриценок) этот суффикс указывает на молодого человека, сына или ученика. То есть Деменок — буквально «маленький Демен», «сын Демена» или «потомок человека по имени Демен». Такая модель типична для западнорусских земель, в частности для территории современной Беларуси, западных областей Украины и прилегающих районов России (Смоленщина, Брянщина). Если предок носил фамилию Деменок, он, скорее всего, происходил из этих регионов и был человеком незнатного сословия — крестьянином или ремесленником, чью фамилию записали по отцу.

Интересная деталь: в некоторых говорах имя Демен могло закрепиться и как самостоятельное прозвище, минуя церковный канон. В таком случае фамилия Деменок означала бы не «сын Демена», а «потомок человека по прозвищу Демен», что по сути не меняет корневого смысла — основа всё та же, латинская «укротитель». Однако версия с патронимическим суффиксом -ок выглядит убедительнее: она вписывается в массовую модель образования фамилий у восточных славян в XVI–XVII веках.