Фамилия Деменова — женская форма, а мужская, Деменов, образована по самой распространённой в русском языке модели: от прозвища или имени на -а, -я с помощью суффикса -ов. Основа здесь — Демен. Это могла быть сокращённая форма какого-либо канонического имени, и здесь есть два основных кандидата.

Первый и наиболее вероятный: Демен — это производное от имени Дементий (церковное Дометий, от латинского domitus — «укрощённый»). В народной речи имя Дементий часто укорачивалось до Деменя, и фамилия Деменов — прямое указание на потомка человека по имени Демен (Дементий). Вторая версия — от имени Демьян (из латинского Damianus, от греческого damazo — «покорять»). В некоторых говорах Демьян тоже мог превращаться в Демена, но это менее характерно, чем для Дементия.

Словообразовательно фамилия проста: суффикс -ов указывает на принадлежность, то есть «чей?» — Деменов, то есть сын Демена. Встречаются и родственные фамилии: Дементьев, Демьянов, Дементьевский. Но Деменов стоит особняком — она короче, и её корень не совпадает с полной формой имени, что говорит о бытовом, деревенском происхождении прозвища.

Географически фамилия не привязана к одной области, но чаще встречается в центральных регионах России и на Урале, где были распространены уменьшительные формы крестильных имён. Сословной привязки нет: Деменовыми могли быть и крестьяне, и мещане, и духовенство — фамилия не содержит суффиксов, указывающих на дворянство (-ский) или украинское происхождение (-енко).

Единственная деталь, которую стоит отметить: окончание -ова в женской форме не меняет смысла, но в старых документах (до начала XX века) женская фамилия часто писалась через «а» на конце, а мужская — без неё. В наше время Деменова — это просто указание на пол носителя, а корень фамилии остаётся неизменным: от имени Демен, то есть Дементий.