Фамилия Демов происходит от имени Дема — одной из просторечных форм христианского имени Дементий. Само имя Дементий восходит к латинскому domo, что значит «укрощать». Так что, если отталкиваться от корня, предки носителя фамилии могли быть людьми, в чьём характере или судьбе подчёркивалась способность смирять, усмирять, наводить порядок. Впрочем, для крестьянской и мещанской среды, где такие формы имён были особенно распространены, смысл давно стёрся: Демой называли просто потому, что имя было привычным на слух, а не ради буквального значения.

Модель образования типична для русского Севера, Поволжья и части центральных губерний. Суффикс -ов указывает на принадлежность: Демов — буквально «сын Демы» или «из семьи Демы». В документах XVII–XVIII веков встречаются и крестьяне, и посадские люди с таким именованием, но фамилия закрепилась уже позже, после отмены крепостного права, когда бывшим крепостным массово давали фамилии по имени отца.

Интересная деталь, которую упускают в большинстве статей: Дема — это не обязательно сокращение от Дементий. В южнорусских и украинских говорах так могли называть Демьяна (от греческого damazo — «побеждать», «укрощать»). То есть фамилия Демов может быть двойной по происхождению: часть семей ведёт род от Дементия, часть — от Демьяна. В письменных источниках различить эти линии почти невозможно, потому что в быту оба имени давали одинаковую форму.

Географически фамилия Демов не привязана к одной области, но заметно чаще встречается в Воронежской, Ростовской и Волгоградской областях, а также на Кубани. Это совпадает с зонами расселения выходцев из южнорусских губерний, где имя Демьян было особенно популярно. В северных регионах, напротив, преобладает связь с Дементием.

В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) Демов не выделяется как редкая или аристократическая — это рядовая отчествообразная фамилия, каких тысячи. Но именно в этой рядовости и ценность: она честно рассказывает о социальном слое своих первых носителей — крестьянах, ремесленниках, мелких служилых людях, для которых полное церковное имя было слишком официальным, а дома все звали просто Дема.