Фамилия Демошин — одна из тех, что образована от канонического христианского имени, но не напрямую, а через народную, разговорную форму. В её основе лежит имя Демоша — производное от Дементий (церковное Дометий, от латинского domitus — «укрощённый»). Уменьшительно-ласкательные суффиксы -ош- (-еш-) в русских именах встречаются нечасто, но вполне регулярно: вспомним Ероша (от Ерофей) или Федос (от Феодосий). Демоша — естественное сокращение, которое в быту звучало проще и короче полного Дементий.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Демошин буквально значит «сын Демоши» или «человек из семьи Демоши». Такая модель — одна из древнейших в русских фамилиях, она типична для территорий, где преобладала северная и центральная великорусская традиция (новгородские, тверские, владимирские земли). В отличие от фамилий на -ов, которые часто образовывали от прозвищ с твёрдой основой, -ин чаще прикрепляли к основам на -а/-я, что и произошло с Демошей.

Интересно, что имя Дементий в народной среде нередко путали с Демьяном (от греческого damianos — «посвящённый богине Дамии»), и в некоторых говорах Демоша могло быть вариантом и для Демьяна. Однако этимологически надёжнее связывать Демошина именно с Дементием: форма Демоша зафиксирована в исторических документах как уменьшительное от Дементий, в то время как от Демьяна обычны варианты Демка, Демьянка.

Географически фамилия Демошин редкая, её очаги, по данным современных телефонных справочников и архивов ЗАГС, тяготеют к Псковской, Новгородской и Тверской областям. Это косвенно подтверждает её новгородское происхождение: именно в этих краях имя Дементий было популярно в XVI–XVII веках, а фамилии на -ин закрепились раньше, чем на юге России.

Социальный состав предков Демошиных, скорее всего, был крестьянским или посадским. Фамилия не выглядит дворянской (отсутствие приставки и редкая основа), но и не принадлежит к поздним искусственным семинаристским фамилиям. Это типичная «отчество в третьем поколении» — когда внука Демоши уже записали по деду, а не по отцу. Никаких громких исторических личностей с такой фамилией не известно, что только подтверждает её народный, непритязательный характер.