Фамилия Дементиевский образована от имени Дементий, которое восходит к латинскому domo — «укрощать». По основной версии, основатель рода был человеком знатного происхождения: суффикс -ский в русских фамилиях традиционно указывал на дворянское или шляхетское сословие, на владение землёй или принадлежность к определённой местности. Именно этот суффикс, а не более распространённые -ов или -ин, и задаёт социальный контекст фамилии.

Впрочем, у модели на -ский есть и другая сторона. В XVII–XIX веках такие фамилии нередко получали выпускники духовных семинарий: им давали «красивые» фамилии по имени святого или по церковному празднику. Дементий — это народная форма канонического имени Дометий (от лат. Domitius), а святой Дометий Персиянин почитается в православии. Поэтому не исключено, что Дементиевские могли быть и из духовного сословия.

Само имя Дементий в старину было довольно распространённым, но фамилия с таким суффиксом встречается реже, чем, скажем, Дементьев. Это говорит о том, что род Дементиевских, скорее всего, был немногочисленным и локальным. Точное место и время возникновения фамилии можно установить только через глубокие генеалогические изыскания — например, по писцовым книгам или исповедным ведомостям, где фиксировались целые семьи с указанием сословной принадлежности.