Фамилия Демина — одна из самых распространённых в России, и её происхождение почти наверняка связано с именем, а не с прозвищем. В основе лежит краткая форма Дёма от целого ряда крестильных имён: Дементий (латинское «укротитель»), Демид или полная форма Диомид (греческое «совет божий»), Демьян (греческое «покоритель»). У всех этих имён была одна уменьшительная форма, которая и закрепилась в фамилии. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Дёмин, то есть сын, потомок Дёмы.

Менее правдоподобна версия о прозвище от диалектного глагола «демить» (лукавить, обманывать). Такое прозвище мог получить хитрый человек, но для массовой фамилии объяснение через имя выглядит убедительнее, поскольку имена Демьян, Демид и Дементий были очень популярны в крестьянской среде. Скорее всего, основатель рода Дёминых был выходцем из рабочего или крестьянского класса, где такие имена встречались чаще всего.

Один из самых известных носителей фамилии — Леонид Александрович Демин (1897–1973), гидрограф и доктор географических наук. Он составил «Лоцию Берингова моря», которая считается лучшим руководством для мореплавателей, а с 1941 по 1964 год работал главным редактором «Морского атласа».