Фамилия Дементьянова образована от мужского крестильного имени Дементий, которое восходит к латинскому слову со значением «укрощающий, усмиряющий». В основу фамилии легла не полная, а производная, народная форма этого имени — Дементьян. Такие «народные» варианты церковных имен были широко распространены в русской среде: Дементий превращался в Дементьяна, а отчества и фамилии от них закреплялись уже в этой бытовой форме.

Фамилия построена по стандартной модели на -ов, которая указывает на принадлежность: Дементьянов буквально означает «сын Дементьяна». Скорее всего, основатель рода Дементьяновых был представителем простого сословия — крестьянином или посадским человеком. В дворянской среде такие фамилии от народных форм имен встречались реже, а вот в крестьянской и мещанской — постоянно.

Интересно, что фамилия Дементьянов сохранила редкий суффиксальный вариант. Гораздо чаще встречаются однокоренные фамилии Дементьев (от полной формы Дементий) или Дементьевский (от географического названия). Форма Дементьянов — более локальная и архаичная, она лучше всего сохранилась в северных и центральных губерниях России, где любили «растягивать» имена через суффикс -ян. В некоторых говорах Дементьяном могли называть не только обладателя имени, но и упрямого, своенравного человека — в шутку или с укором, обыгрывая исходное значение «укрощающий».

Таким образом, фамилия Дементьянова — это патроним от народной формы Дементьян, бытовавшей в просторечии. Её носитель в прошлом — потомок человека, которого в быту звали именно Дементьяном, а не полным церковным именем Дементий.