Фамилия Демшинов образована от имени или прозвища Демша. Это краткая, народная форма одного из крестильных имён — Дементий (от латинского domitius — «укротитель»), Демид (греч. «божественная мысль») или Демьян (греч. «посвящённый богине плодородия»). В русской традиции такие усечённые формы с суффиксом -ш- были очень распространены: Панша, Ермоша, Федюша. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Демшинов буквально означало «сын Демши».

Стоит обратить внимание на редкость самой основы. Фамилии от Дементия обычно выглядят как Дементьев, Дементьевский, а от Демида — Демидов. Форма Демша встречается реже, а фамилия Демшинов — тем более. Это говорит о том, что предок носителя фамилии, скорее всего, жил в среде, где преобладали живые, разговорные варианты имён, а не официальные церковные. Вероятнее всего, это были крестьяне или посадские люди Северо-Запада или Центральной России, где такие «упрощённые» фамилии были обычным делом.

По модели образования Демшинов стоит в одном ряду с фамилиями Тимошинов, Савостинов, Кузьминов — все они образованы от кратких форм с суффиксом -ш-. В отличие от более частых Демьянов или Демидов, Демшинов сохранила в себе именно тот вариант имени, который использовали в повседневном общении. Это делает фамилию не просто указанием на родство, а отражением языковой привычки предков — называть человека просто и по-свойски.

Сословного барьера у фамилии не было: Демшиновыми могли быть и крестьяне, и мещане, и духовенство (где тоже любили уменьшительные формы имён). Но поскольку фамилия редкая, её носители, скорее всего, происходят из одной или нескольких соседних областей, где прозвище Демша закрепилось именно как фамильное имя.