Фамилия Демешок — редкий пример того, как украинская или белорусская уменьшительная форма имени превратилась в самостоятельную фамилию. В основе лежит крестильное имя Демеш — народная форма канонического имени Дементий (от латинского «укротитель»). Суффикс -ок в восточнославянских фамилиях выполняет ту же роль, что и в нарицательных словах: он уменьшает, смягчает исходную основу. Таким образом, Демешок — это буквально «маленький Демеш» или «сын Демеша». Такая модель образования (имя + уменьшительный суффикс) характерна для украинской и юго-западной русской ономастики, где фамилии на -ок, -ик, -чик встречаются заметно чаще, чем в северных регионах.

Географически фамилия тяготеет к территории исторической Черниговщины и Гомельщины — современные украинско-белорусское пограничье. В дореволюционных переписях носители фамилии Демешок фиксировались преимущественно среди крестьян и мещан. Интересно, что в польских метриках встречается вариант Демешек (Demeszek) — там суффикс -ек выполняет ту же уменьшительную функцию, что и -ок в восточнославянских говорах.

В некоторых случаях фамилия могла возникнуть не от имени, а от прозвища Демешок, которое давали человеку невысокого роста или младшему в семье. Но это менее вероятно: прозвища от уменьшительных форм крестильных имён в XVI–XVII веках были настолько распространены, что именно антропонимический путь остаётся основным. Сравните с однокоренными фамилиями Демешко, Демещенко, Демешев — все они восходят к одному корню, но различаются суффиксальной моделью, указывающей на регион происхождения: Демешок — западный вариант, Демешев — типично великорусский.

Фамилия не относится к числу дворянских или купеческих. В списках казацкой старшины Гетманщины Демешки не значатся — это фамилия простых людей, крестьян и ремесленников, чьи предки носили уменьшительное имя Демешок, которое со временем закрепилось за их потомками.