Фамилия Демьянский образована от крестильного имени Демьян. Это имя пришло на Русь из греческого языка и означает «покоритель». В основе фамилии лежит популярная в прошлом мужская форма, а суффикс -ский указывает на её происхождение. Такая модель характерна для польской шляхты и русской аристократии: фамилии на -ский чаще всего носили дворяне и представители высшего сословия, владевшие землёй или поместьем. Поэтому есть основания полагать, что основатель рода Демьянских принадлежал к привилегированному слою общества, а сама фамилия могла закрепиться по названию родового имения или населённого пункта.

Однако не стоит исключать и более поздний, «семинарский» вариант. В духовных училищах XVIII–XIX веков детям священников нередко давали фамилии по имени отца или по церковному празднику. Демьянский мог появиться и в этой среде — как облагороженная форма отчества. В любом случае, словообразовательная модель здесь одна: суффикс -ск- плюс окончание -ий превращают личное имя в фамилию, указывающую на принадлежность.

Если сравнивать Демьянского с однокоренными фамилиями — Демьянов, Демьянович, — то именно форма на -ский выделяется сословной окраской. Демьяновых в крестьянской среде было много, а Демьянские встречаются реже, и это косвенно подтверждает версию о более высоком социальном положении предков.