Фамилия Демишев — одна из тех, где за привычным окончанием скрывается сразу несколько возможных историй. Проще всего объяснить её происхождение через уменьшительное имя Демиша. Так в быту могли называть Дементия (латинское «укротитель»), Демида или Диомида (греческое «совет божий»), а также Демьяна (греческое «покоритель»). Любое из этих полных имён в повседневной речи сокращалось до Демиши, и именно эта форма стала основой для фамилии. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Демишев буквально значит «сын Демиши» или «потомок Демиши».

Есть и другая версия, хотя она менее убедительна. В новгородских и тверских говорах существовал глагол «демить» — «лукавить, обманывать». От него могло возникнуть прозвище Демих, которое затем трансформировалось в Демишев. По этой логике, предок носителя фамилии отличался хитростью или изворотливостью. Однако большинство русских фамилий на -ев всё же образовано от имён, а не от глагольных основ, так что первое объяснение выглядит предпочтительнее.

Сама модель — имя + суффикс -ев — типична для центральной России и Поволжья. Это значит, что фамилия Демишев, скорее всего, сформировалась в среде крестьян или посадских людей, где часто использовали уменьшительные формы имён. Говорить о точном месте и времени возникновения фамилии сложно: процесс становления фамилий длился несколько столетий. Из известных носителей можно вспомнить спортсмена Виктора Демишева.