Фамилия Демешева образована от мужского крестильного имени Дементий. В переводе с латинского (Dementia) оно означает «укрощающий», «усмиряющий». В русской бытовой традиции полные церковные формы часто сокращали, поэтому в основу фамилии легла производная, обиходная форма — Демеш. Такой способ словообразования (от краткого варианта имени через суффикс -ев) типичен для русских фамилий простого сословия: он указывает на то, что предок носителя фамилии был человеком незнатного происхождения, которого в быту звали не полным именем, а домашним — Демеш.

Одним из небесных покровителей имени считается святой мученик Дементий, пострадавший за веру в числе сорока Севастийских мучеников. Эта историческая параллель нередко встречается в ономастических справочниках, однако напрямую связать конкретный род с этим святым невозможно — имя было широко распространено, и фамилия возникла самостоятельно в разных регионах.

Фамилия Демешевы фиксируется в документах. Например, в Книге памяти города Алма-Аты упоминается Демешев Дмитрий Матвеевич 1897 года рождения. Эта запись — не просто факт биографии одного человека, а свидетельство географического распространения фамилии: её носители встречались далеко за пределами центральной России, в том числе в Казахстане, куда они могли попасть в ходе переселений или ссылок. Сама фамилия Демешева — женская форма, указывающая на принадлежность к роду Демешевых; её носительница — дочь, жена или вдова того, кто носил фамилию Демешев.