Фамилия Демитаева — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Если отбросить интуитивное желание искать в ней корень «демит» (которого в русском языке нет), то наиболее вероятной выглядит версия, связывающая её с тюркским миром. Основа «Демит» может быть вариантом арабского имени «Демид» (или «Демир») в значении «железо», что широко распространено у тюркских народов (татар, башкир, казахов). Суффикс «-аев» указывает на русскую или русифицированную форму патронимической фамилии, то есть «сын Демита». В этом случае фамилия Демитаева — это адаптация тюркского имени через русскую модель образования.

Вторая версия, менее вероятная, но возможная, — это искажение или диалектное произношение фамилии Демидова. В некоторых говорах, особенно на юге России, звук «в» мог переходить в «т» под влиянием местного произношения, а суффикс «-ов» меняться на «-аев» под влиянием других моделей. Однако для этого нет прочных лингвистических оснований, и такая гипотеза строится скорее на случайном созвучии.

Словообразовательная модель с суффиксом «-аев» (а не «-ев» или «-ов») характерна для фамилий, образованных от имён или прозвищ, оканчивающихся на «а», «я» или мягкий согласный. В данном случае «Демит» — это основа, которая могла быть как полным именем, так и прозвищем. Географически фамилия Демитаева встречается преимущественно в Поволжье и на Урале, что косвенно подтверждает её тюркские корни, так как именно в этих регионах исторически активно смешивались русские и тюркские антропонимические традиции.

Социальный статус предков Демитаевых, скорее всего, был крестьянским или мещанским. Фамилия не дворянская и не купеческая — её носители, вероятно, были выходцами из среды, где личное имя или прозвище записывали по отцу, а затем закрепляли в документах. Несмотря на редкость, фамилия не является искусственной или книжной — она возникла естественным путём в бытовом общении.