Фамилия Деменьтьевы отталкивается от просторечной формы Дементий. Полное крестильное имя Дементий, изредка встречавшееся в святцах, пришло из латыни со значением «укротитель» или «усмиритель». Но в быту это имя почти не прижилось в полном виде: русское произношение быстро стянуло его в Дементий, а затем и в Деменьтий — с мягким знаком в середине. Именно эта разговорная форма и стала основой фамилии.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Деменьтьев буквально означает «сын Деменьтия». По модели образования это типичная патронимическая фамилия, каких множество в русском ономастиконе. Но есть у неё любопытная особенность: в документах XIX — начала XX века встречается написание через «е» — Дементьев, что отражает попытку вернуть фамилию к книжной, церковной норме. Однако народная память упорно сохраняла мягкий знак, и в итоге вариант Деменьтьев закрепился как основной.

Географически фамилия рассеяна неравномерно. По данным переписей, наибольшая концентрация носителей традиционно фиксируется в северных и центральных губерниях — Вологодской, Архангельской, Костромской, а также в Поволжье. Это объясняется тем, что имя Дементий было особенно популярно именно в крестьянской среде Русского Севера, где реже пользовались полными календарными формами.

С точки зрения социальной истории, Деменьтьевы — преимущественно крестьянский и мещанский род. В дворянских родословных книгах эта фамилия почти не встречается. Процесс её становления растянулся на несколько столетий, и сейчас невозможно указать точную дату или место, где она впервые появилась. Но сам факт, что фамилия дожила до наших дней в живом, неискажённом виде, говорит о прочности той языковой традиции, которая предпочитает удобное произношение официальной норме.