Фамилия Демесинова — женская форма фамилии Демесинов, и, как часто бывает с фамилиями на -ов, её основа — не русская, а тюркская. Если посмотреть на корень «Демес-», сразу видно, что он нехарактерен для славянских имён или прозвищ. Скорее всего, перед нами фамилия, образованная от мужского личного имени или прозвища Демес.

Вероятнее всего, в основе лежит казахское или другое тюркское слово «демесі» (или близкое по звучанию), которое означает «его опора», «его поддержка». В тюркской антропонимике такие имена давали с пожеланием, чтобы сын стал опорой для семьи, родителей. Имя Демес могло быть сокращённой или народной формой более полного имени, например, Демесін (буквально «будь опорой»). От этого имени по стандартной для русской среды модели образовали фамилию: Демес → Демесин → Демесинов. Суффикс -ов в данном случае — патронимический, то есть «сын Демеса».

Географически фамилия Демесинова должна быть привязана к регионам, где русское население долго и тесно контактировало с тюрками: это северный Казахстан, Оренбуржье, Астраханская область, Алтай. Фамилия редкая, её нет в массовых списках русских фамилий, что подтверждает её позднее происхождение и локальный характер. Носители фамилии — потомки казаков, крестьян или служилых людей, которые восприняли тюркское прозвище от соседей или родственников по женской линии.

В написании «Демесинова» обращает на себя внимание суффикс -ин- перед -ов. Это нечастая модель: обычно фамилии образуются напрямую — Демесов. Наличие -ин- может указывать на то, что первоначальная форма была Демесин (от женского имени или отчества), а затем её «русифицировали», добавив -ов. В любом случае, фамилия — яркий пример того, как тюркский корень оброс русскими формантами и закрепился в документах.