Фамилия Демисинова — редкий случай, когда основа явно указывает на женскую линию, но сам носитель может быть мужчиной. В русской традиции фамилии на -ов/-ев, -ин образуются от мужских прозвищ и имён, но здесь мы видим суффикс -ов, присоединённый к основе, которая звучит как женское имя или прозвище. Это говорит о том, что предок носителя, скорее всего, был известен не по своему имени, а по имени матери или жены — Демисина. Такая модель (отчество от женского имени) встречается, но нечасто, и обычно указывает на неполную семью или на то, что женщина играла заметную роль в хозяйстве или общине.

Сама основа «Демисина» — это, вероятнее всего, форма женского имени Демисия, которое является просторечным или диалектным вариантом канонического имени Дамиан (Демьян). В народе имя Демьян нередко превращалось в Демисий, а уменьшительно-ласкательная форма «Демися» давала «Демисина» — буквально «Демисина дочь» или «жена Демисия». В словаре русских фамилий Б. Унбегауна подобные модели описаны: фамилии от женских имён (Марьин, Татьянин) встречаются, но они редки и почти всегда несут оттенок неофициальности или региональной особенности.

Географически фамилия Демисинова тяготеет к южнорусским областям, где были распространены формы имён с окончанием на -ий, а также к Поволжью, где в XIX веке фиксировались фамилии от женских прозвищ. Возможно, предок носителя был крестьянином или мещанином, но точных сословных данных нет — фамилия не принадлежала дворянским родам и не попала в родословные книги.

Таким образом, Демисинов — это не «сын Демисина», а скорее «потомок Демисиной», то есть человек, чей род пошёл от женщины по имени Демисия. В русской ономастике это необычный, но вполне логичный способ закрепить в фамилии память о конкретном человеке, который в своём окружении был известен именно под этим именем.