Demirkaya, iki geleneksel Türk adını birleştirir: Demir ve Kaya. Nişanyan, Demir'in eski biçimleri Timur, Teymur ve Temür'ün yakın zamana kadar kullanıldığını belirtir. Kaya ise hem erkek hem kadın adı olarak geleneksel bir addır; rivayete göre Osman Gazi'nin büyük dedesinin adıdır. Nişanyan Kaya kaydında Demirkaya'yı Akkaya, Erkaya ve Sarıkaya gibi bileşik adlarla birlikte sayar.
İki somut sözcük yan yana geldiği için anlamı açıktır: sertlik ve dayanıklılık. Dört heceli uzun bir ad olduğundan kısa bir soyadıyla daha dengeli durur. Benzer isimler arasındaki Çelikkaya ve Karakaya aynı ikinci öğeyi taşır.