Фамилия Дементиюк — яркий пример того, как украинская словообразовательная модель превратила редкое церковное имя в фамилию. В её основе лежит имя Дементий, народная форма канонического имени Дометий (от латинского domesticus — «домашний, свой»). В православных святцах это имя встречается нечасто, поэтому и фамилий, образованных от него, сравнительно немного.

Суффикс -юк указывает на типично украинский способ образования: он означал «маленький» или «сын» (ср. Ивасюк — сын Ивася). Таким образом, Дементиюк — это буквально «сын Дементия» или «потомок Дементия». В польском и белорусском ономастиконе этой модели соответствует суффикс -ук (Дементук), а в русском — -ов (Дементьев). Фамилия Дементиюк закрепляет именно западно- и южнорусскую (украинскую) традицию именования.

Географически фамилия тяготеет к Волыни, Подолью и западным областям Украины, где суффикс -юк особенно распространён. Встречаются варианты написания через «о» — Дементюк, что связано с особенностями произношения в некоторых говорах (аканье или редукция гласных).

Любопытно, что имя Дометий давали в честь святых Дометия Персиянина и Дометия Тримифунтского, но в народе оно трансформировалось в более привычное Дементий, созвучное русскому слову «дементный» (от лат. dementia — безумие). Однако никакого негативного смысла в фамилии нет: это чисто фонетическое совпадение, а не прозвище по характеру.

Носители фамилии Дементиюк — потомки человека, которого в документах записывали как Дементий. Скорее всего, это были крестьяне или казаки, поскольку фамилии на -юк в XVIII–XIX веках закреплялись в основном за непривилегированными сословиями. Дворянские роды с таким окончанием — большая редкость.