Фамилия Демьянев — хороший пример того, как русская фамилия может быть образована от полной, а не от уменьшительной формы имени. В основе лежит крестильное имя Демьян, которое восходит к латинскому Damianus (от греческого «дамазо» — «покорять, укрощать»). В святцах известен святой Дамян, брат-бессребреник Космы, которого на Руси переосмыслили в Демьяна.

Ключевая особенность — суффикс -ев. В русской модели фамилий на -ов/-ев он присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или «й». Имя Демьян даёт форму притяжательного прилагательного «Демьянев» — то есть «чей?» — «Демьянов сын» или «сын Демьяна». Любопытно, что более массовой является фамилия Демьянов, образованная по твёрдому варианту (от Демьян → Демьянов). Вариант на -ев встречается реже и может указывать на то, что предок носителя звался не просто Демьяном, а, возможно, Демьянеем — в некоторых говорах и документах XVII–XVIII веков фиксировалась именно такая форма имени (сравните с Арсений → Арсеньев). Вторая версия: фамилия могла возникнуть через отчество от прозвища Демьян, где в основе уже была мягкая основа, и суффикс -ев закрепился по аналогии с фамилиями от имён на -ий (как Григорьев, Сильвестров).

Географически Демьяневы встречаются в основном в центральной России и Поволжье, но нигде не образуют плотных гнёзд. В дореволюционных списках эта фамилия чаще попадается среди крестьян и мещан, что типично для отчеств на -ев: их массово закрепляли за бывшими крепостными при отмене крепостного права. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — это не аристократическая, а народная модель.

Словообразовательный разбор прост: корень Демьян- (от имени) + суффикс -ев. Ударение, скорее всего, падает на второй слог — Демья́нев, хотя в некоторых семьях могли переносить на последний под влиянием южнорусских говоров. Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Демьянов, Демьяненко, Демьянчук — то Демьянев стоит ближе к северорусской традиции, где отчества на -ев сохраняли мягкость.