Фамилия Демепбергенова — редкий случай, когда в основе лежит не имя предка и не его ремесло, а топоним с чёткой географической привязкой. Разбор фамилии стоит начать с финального компонента: суффикс -ов (в женской форме -ова) указывает на принадлежность, типичную для русских фамилий, но здесь он присоединён к казахской основе. Сама основа Демепберген — это сложное слово, которое напрямую отсылает к казахскому топониму Демепберген, существующему в Мангистауской области Казахстана (некоторые источники упоминают его как урочище или местность с одноимённым родником). Таким образом, фамилия Демепбергенова — это классическая «географическая» фамилия, образованная от названия места, где жил или откуда происходил родоначальник. Человек, получивший такую фамилию, скорее всего, был выходцем из местности Демепберген, и при переходе на русскую фамильную модель его прозвище закрепилось с патронимическим суффиксом.

Слово «Демепберген» в казахском языке — составное. Первая часть, «демеп», может быть связана с диалектным «демеп» (опора, поддержка) или с личным именем Демеп (встречается как вариант от арабского «Динмухаммед»). Вторая часть — «берген» — означает «давший» или «дарованный» (причастие от глагола «беру»). В сочетании это может трактоваться как «дающий опору» или «дарованный (Богом)». Однако в контексте топонима более вероятно, что название местности отражает её природные свойства — например, родник или колодец, который даёт поддержку (воду) в безводной степи. В ономастике известен принцип, когда название урочища сначала становится прозвищем человека, а затем — фамилией его потомков.

С точки зрения словообразования, фамилия Демепбергенова стоит особняком. Она не вписывается в распространённые модели русских фамилий от крестильных имён (Иванов, Петров) или от прозвищ по профессии (Кузнецов). Здесь мы видим редкий случай, когда фамилия образована от сложного казахского топонима с помощью русского суффикса. Женская форма -а на конце указывает на то, что носительница — женщина, а мужская форма будет Демепбергенов. Фамилия почти не встречается за пределами Казахстана и прилегающих регионов России (Астраханская область, Оренбуржье), что подтверждает её локальный характер. В отличие от многих фамилий, где этимология размыта, здесь мы можем с высокой долей уверенности сказать, что предки носителя фамилии жили в конкретном месте — урочище Демепберген на западе Казахстана.