Фамилия Демыхины (в форме Демыхин) строится по простой и понятной модели. В её основе лежит личное имя или прозвище Демыха, а суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — сын Демыхи, потомок Демыхи. Это одна из самых распространённых словообразовательных схем в русских фамилиях, характерная для центральных и северных областей России.

Самый прямой путь к происхождению — через имя. Демыха — это уменьшительно-ласкательная форма от целого ряда крестильных имён, популярных в прошлом. Среди них: Дементий (от латинского «укротитель»), Демид (греческое «совет божий»), Диомид (того же корня) и Демьян (греческое «покоритель»). В быту такие сокращения были обычным делом: полное имя в документах, а в семье и среди соседей — короткое и удобное Демыха. Именно от этой обиходной формы и закрепилась фамилия.

Существует и другая версия, хотя она менее убедительна. Согласно ей, в основе лежит не имя, а прозвище, связанное с диалектным глаголом «дёмить». В новгородских и тверских говорах это слово означало «лукавить, обманывать». Если следовать этой логике, Демыхой могли прозвать хитрого или склонного к плутовству человека. Однако для фамилий, образованных от прозвищ, обычно характерна более яркая, нестандартная семантика, а здесь мы видим типичное уменьшительное имя. Поэтому версия с крестильным именем выглядит предпочтительнее.

Точное место и время возникновения фамилии Демыхин установить сложно. Фамилии такого типа активно формировались в XV–XVII веках, и носители могли появиться в разных регионах независимо друг от друга. Ясно одно: фамилия эта — не случайный набор звуков, а след живого языка и семейной истории, за которым стоит конкретный человек по имени Демыха.