Фамилия Деменцова — женская форма фамилии Деменцов. В русской традиции такие фамилии образованы от мужской основы с помощью суффикса -ов, который в женском роде принимает окончание -а. Мужская форма Деменцов встречается реже, чем женская, что может говорить о том, что в определённой местности фамилия закрепилась именно за женщинами (например, через вдов или дочерей).

Основа фамилии — прозвище или неканоническое имя Деменец. Это уменьшительная форма от имени Дементий (разговорный вариант канонического имени Дометий, от латинского domitus — «укрощённый», «приручённый»). Суффикс -ец в русских прозвищах и именах часто указывал на принадлежность к чему-либо или на характерный признак: Деменец могло означать «сын Дементия» или «маленький Дементий». По другой версии, Деменец — прозвище человека, который был «деменем», то есть упрямым или своенравным (от диалектного глагола «деменить» — капризничать, дурить). Эта версия менее распространена, но вполне правдоподобна для северных и сибирских говоров, где слово «деменя» фиксировалось в значении «упрямец».

С точки зрения словообразовательной модели, фамилия Деменцов — типичный пример отчества, образованного от прозвища с суффиксом -ец. В этом её отличие от более частых фамилий на -ов/-ев, образованных от полных имён (Дементьев). Деменцов — более редкая форма, что делает фамилию ценной для генеалогических разысканий: носители, скорее всего, происходят из одного компактного региона, где прозвище Деменец было употребительным. В писцовых книгах XVI–XVII веков на Русском Севере (Вологодчина, Архангельская земля) встречаются крестьяне с прозвищем Деменец, но фамилия в современном написании фиксируется позже, в основном в XIX веке.

Социальный контекст: фамилия Деменцов (и Деменцова) почти наверняка крестьянская или мещанская. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её происхождение от прозвища, а не от канонического имени. Если искать однокоренные фамилии, то ближайшие — Дементьев, Деменев, Деменков. Они все восходят к одному корню, но различаются суффиксами, что указывает на разные регионы и способы образования: Дементьев — от полной формы имени, Деменков — от уменьшительной Деменко (южнорусское влияние), а Деменцов — от формы на -ец (северное влияние).

Таким образом, Деменцова — фамилия, которая прямо говорит о предке по мужской линии: его звали Деменец, и это было либо домашнее имя, либо прозвище, данное за характер. Носительница этой фамилии может смело связывать свои корни с крестьянским населением Русского Севера или Поволжья, где подобные прозвища были в ходу.