Фамилия Демушина образована от уменьшительно-ласкательной формы мужского крестильного имени. Исходное имя — Дементий, которое пришло из латыни и означает «укрощающий, усмиряющий». На Руси это имя давали в честь святого Димитрия Солунского, но в народной речи оно быстро обросло обиходными вариантами.

От полного имени Дементий пошла цепочка: сначала появилась краткая форма Дема, а от неё — ещё более ласковая Демуша. Суффикс -уш- в русской ономастике характерен для домашних, семейных прозвищ (сравните: Ванюша, Петруша). Фамилия Демушина, таким образом, буквально означает «принадлежащая Демуше» — дочь, жена или вдова человека с таким прозвищем.

У этого корня есть и другие версии происхождения. Демуша могла быть производной от греческих имён Демид (в переводе «свет божий») или Демьян («покоритель»). В быту эти имена тоже часто сокращали до одной основы: Дема, Демка, Демушка. Филологи считают, что все три варианта (Дементий, Демид, Демьян) могли дать одинаковые уменьшительные формы, поэтому точно установить, какое именно имя легло в основу фамилии в каждом конкретном роду, невозможно.

Модель образования фамилии — типичная для северных и центральных областей России. Суффикс -ин указывает на принадлежность: чей? — Демушин, то есть сын или потомок Демуши. Со временем окончание -а закрепило женскую форму фамилии, как это принято в русской грамматике.

С точки зрения социального контекста, фамилия Демушина не относится к дворянским или купеческим — её носителями чаще всего были крестьяне и посадские люди, у которых прозвища и полуимена (вроде Демуша) фиксировались в документах XVIII–XIX веков при переписях населения.