Фамилия Демянишин образована от имени Демяниша — уменьшительной формы славянского варианта крестильного имени Дамиан. Греческое слово, лежащее в основе, означает «покоритель». Цепочка здесь простая: полное церковное имя Дамиан в народной речи превратилось в Демьян, а от него через ласкательный суффикс появилось Демяниша. Суффикс -ишин указывает на принадлежность: Демянишин буквально значит «чей?» — сын Демяниши, потомок человека с таким прозвищем или домашним именем.

Модель образования типична для западных русских земель, особенно для украинской и белорусской ономастики. Суффикс -ишин (а также -ишина, -ишенко) часто встречается в фамилиях, которые фиксировали родство по отцу, но не через стандартное русское -ов/-ев, а через притяжательное прилагательное от уменьшительного имени. Если бы фамилия складывалась в центральной России, она, скорее всего, звучала бы как Демьянов или Дамианов.

Среди святых покровителей имени — преподобный Дамиан V века и святой бессребреник Дамиан, который вместе с братом Космой безвозмездно лечил больных и обращал их в христианство. По преданию, обоих побили камнями за веру. На Руси Косме и Дамиану молились при начале учения грамоте и для успехов в науках, поэтому имя было распространённым в семьях, где ценили образование.

Встречаются и другие написания фамилии — Демянишен, Демянишын, что связано с особенностями местного произношения и записи в документах. В современных справочниках фамилия фиксируется как редкая, с концентрацией в западных областях Украины и среди потомков переселенцев в Сибири и на Дальнем Востоке.