Фамилия Демирхан — яркий пример того, как тюркское имя перешло в русскую фамилию практически без изменений, сохранив свою внутреннюю форму. В отличие от большинства русских фамилий на -ов или -ин, здесь нет суффикса принадлежности: носитель буквально носит имя-прозвище, которое когда-то дали его предку.

Основа фамилии составная: «демир» (в тюркских языках — «железо») и «хан» (титул верховного правителя, владыки). Дословно Демирхан — «железный хан» или «хан-железо». В ономастике это так называемое «украшающее» или «величальное» имя, которое давали мальчикам в семьях, желавших видеть сына сильным, несгибаемым и властным, как железо и как правитель. В тюркской традиции такие имена были распространены среди народов Кавказа, Поволжья и Средней Азии.

Поскольку фамилия не имеет типичного русского фамильного суффикса, она относится к разряду «нестандартных». В русских документах её могли записать как Демирханов — с добавлением -ов для адаптации к местной модели. Обе формы встречаются, но вариант без суффикса указывает на более позднюю или прямую фиксацию исходного имени в метриках. Географически фамилия чаще всего связана с Северным Кавказом, Закавказьем и татарскими регионами, где тюркские имена были основой для личных имён, а затем и фамилий.

Социальный контекст здесь неоднозначен. Имя «хан» в составе фамилии не обязательно говорит о знатном происхождении. В народной среде «хан» могло быть частью прозвища или пожелательного имени, данного простолюдину. Однако в некоторых случаях, если фамилия закрепилась за родом, имевшим отношение к местной знати (например, у кумыкских или азербайджанских беков), она могла указывать на реальный титул предка. Точнее сказать без генеалогического исследования невозможно.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Демиров, Демирчян, Хантемиров) показывает, что Демирхан стоит особняком: в ней обе части сохранили ударную силу и не слились в одно слово через суффикс. Это делает фамилию более архаичной по форме — она словно законсервировала имя, которое в устной речи звучало именно так, без переоформления.