Фамилия Демишева восходит к одному из русских мужских имён с основой Дем-: Дементий (в переводе с латинского языка «укротитель»), Демид или Диомид (греческое, «совет божий»), Демьян (греческое, «покоритель»). Уменьшительная форма каждого из этих имён могла звучать как Демиша. Вероятно, именно она и легла в основу фамилии Демишева. Согласно другой, менее правдоподобной версии, фамилия Демишева образована от прозвища Демих, которое происходит от диалектного (новгородского и тверского) слова «демить», что значит «лукавить, обманывать». Такое прозвище мог получить человек, отличающийся хитростью, ловкостью. Таким образом, потомок человека, обладающего именем Демиш, со временем получил фамилию Демишева.