Фамилия Демцов — редкий случай, когда суффикс выдаёт социальный статус предка. В ней не обычное -ов или -ин, а -цов. Такая модель характерна для фамилий, образованных от прозвищ или имён, оканчивающихся на -ец: Демец → Демцов. Другими словами, сначала было имя или прозвище Демец, а уже от него пошла фамилия.

Корень здесь — Дем-. Это сокращённая форма от Дементий (церковное Дометий) или от Демид (Диомид). Оба имени греческого происхождения, но в быту их часто урезали: Дема, Демка, а ласкательная форма с суффиксом -ец давала Демец. Так на Руси называли человека, которого в семье или в деревне звали уменьшительно, но не фамильярно, а скорее как прозвище старшего или уважаемого человека.

Географически фамилия Демцов тяготеет к южнорусским и центральным областям — Курской, Воронежской, Тульской. В северных говорах и в Сибири она почти не встречается. Это косвенно указывает на то, что предки были не из крепостных крестьян центральной России, а скорее из однодворцев или вольных хлебопашцев, где фамилии закреплялись раньше и свободнее.

Есть и другая версия: Демцов могло образоваться от топонима Демцы (название деревни или речки). Тогда фамилия означала бы «выходец из Демцов». Но таких населённых пунктов в старых писцовых книгах почти нет, поэтому версия с личным именем Демец выглядит убедительнее.