Фамилия Демиденков образована от мужского крестильного имени Демид, церковная форма которого — Диомид. В переводе с греческого это имя означает «божественная власть». Модель образования фамилии типична для русской ономастики: суффикс -енков указывает на принадлежность к роду, то есть буквально «сын Демиденка», а Демиденок — это уменьшительная форма от Демид. Такие фамилии на -енков и -онков особенно распространены на юге России, в Черноземье и в бывших казачьих областях, тогда как на севере и в центральных губерниях чаще встречался суффикс -ов.

Основа имени Демид — древнегреческий корень с компонентом «Зевс» (Dios), что придаёт значению оттенок божественной силы и власти. В народной среде имя Демид было популярно благодаря святому Диомиду, почитаемому в православии, но в быту оно обросло множеством уменьшительных форм: Дема, Демка, Демидок. Именно от одной из таких форм — Демиденок — и пошла фамилия.

В отличие от более частотных Демидовых, которые встречаются повсеместно, Демиденковы — фамилия более редкая и географически привязанная. Если судить по архивным данным переписей, основная масса носителей сосредоточена в Брянской, Курской и Орловской областях, то есть на территории бывшего Северского княжества и Слобожанщины. Это говорит о том, что предки современных Демиденковых были, скорее всего, крестьянами или однодворцами — людьми, которые несли сторожевую службу на южных рубежах Московского государства.

Словообразовательная цепочка здесь прозрачна: Демид → Демиденок (мальчик, сын Демида) → Демиденков (сын Демиденка, внук Демида). Такой патроним с двойным суффиксом — характерная черта русских фамилий, где первая ступень уменьшительности закреплялась за отцом, а вторая — за потомком.