เดมี มัวร์ มีชื่อเต็มว่า ดิมิเทรีย ซีน กายเนส พ่อของเธอทอดทิ้งแม่ไปขณะท้องเธอ จากนั้นแม่ก็มีพ่อเลี้ยง ซึ่งต้อย้ายที่อยู่บ่อยๆ เนื่องจากที่ทำงาน พ่อเลี้ยงตัดสินใจฆ่าตัวตายเพื่อหนีปัญหาชีวิต หลังติดเหล้าอย่างหนัก ตอนอายุ 16 ปี เดมี ออกจากโรงเรียน เพื่อมาทำงานในสนามโบว์ลิ่ง จากนั้นโอกาสเข้าสู่วงการแสดง เมื่อได้เล่นหนังหลายหลายเรื่อง อาทิ Young Doctors in Love (ปี 1982), Parasite (ปี 1982), Choices (ปี 1982), Blame It on Rio (ปี1984), No Small Affair (ปี 1984) ก่อนเป็นที่รู้จักมากขึ้นในหนัง St. Elmo"s Fire (1985) หนังดราม่าของเพื่อนรัก 7 คน ของผู้กำกับฯ โจล ชูมักเกอร์
จากนั้นมีผลงานหนังอีกหลายเรื่องอย่าง About Last Night (ปี 1986), One Crazy Summer (ปี 1986), Wisdom (ปี 1987), The Seventh Sign (ปี 1988), We"re No Angels (ปี 1989) ในปี 1990 ได้เล่นภาพยนตร์ที่ประสบความสำเร็จอย่าง Ghost โดยเธอประกบพระเอก แพทริก สเวซี่ เรื่องนี้ทำให้เธอได้เป็นที่รู้จัก ไม่นาน เธอได้เปลือยกายขึ้นปกนิตยสารวานิตี้แฟร์ ตอนปี 1991 ขณะตั้งท้องลูกคนที่สองได้ 8 เดือน ปีถัดมาเธอยังแก้ผ้าหมด และแต่งตัวเป็นผู้ชายขึ้นปกนิตยสารอีกครั้ง
ตอนนั้นเธอโดนวิจารณ์เรื่องความใจกล้าและสร้างภาพลักษณ์เซ็กซี่ เธอก็ได้เล่นภาพยนตร์เรื่อง A Few Good Men ปี 1992 ของผู้กำกับฯร็อบ ไรเนอร์ เรื่องนี้ เดมีปะทะฝีมือกับรุ่นใหญ่ แจ๊ค นิโคลสัน และรุ่นเดียวกัน ทอม ครูซ
ปี 1993 เธอมีหนังดราม่าเซ็กซี่ กับเรื่อง Indecent Proposal ที่ได้ประกบอีก 2 พระเอก โรเบิร์ต เรดฟอร์ด และ วู้ดดี้ ฮาร์เรนสัน ปี 1994 เธอตอกย้ำภาพลักษณ์สาวเซ็กซี่กับหนังดราม่า เขย่าขวัญ Disclosure ประกบพระเอกร้อน ไมเคิล ดักลาส ของผู้กำกับฯ แบร์รี่ เลวินสัน
ในปี 1995 ได้เล่นหนังเรื่อง The Scarlet Letter และ The Juror ไม่ประสบความสำเร็จ และเรื่อง Striptease ที่เธอได้ค่าตัวถึง 12.5 ล้านดอลลาร์ ซึ่งนับว่าสูงสุดของดาราหญิงตอนนั้น แต่หนังก็ไม่ทำเงินอย่างที่คิด ต่อจากนั้นเธอได้ลงทุนโกนหัวเป็นโล้นซ่าในเรื่อง G.I. Jane ปี 1997 ของผู้กำกับฯ ริดลี่ย์ สก๊อต แต่หนังก็ไม่ประสบความสำเร็จเช่นเดิม
เดมี มัวร์ ค่อยๆ หายจากวงการ เมื่อหนังไม่ทำเงิน เธอจึงมีหนังแสดงให้ดูประปราย และไม่ค่อยฮือฮานัก อาทิ Passion of Mind ปี 2000 รวมทั้ง Charlie"s Angels : Full Throttle ปี 2003 ที่ลงทุนเป็นนางร้ายเพื่อต่อกรกับ 3 นางฟ้าชาร์ลี แต่กลับไม่ฮือฮาดังหวัง
ตอนอายุ 18 ปี แต่งงานกับนักร้องเพลงร็อก เฟรดดี้ มัวร์ เมื่อปี 1980 แต่งได้ 4 ปี ก็ต้องเลิกร้างกันไป ช่วงตอนเล่นหนัง St. Elmo"s Fire เธอพบรักกับพระเอกเวลานั้น อิมิลโล เอสเตเวซ ถึงขั้นหมั้นหมาย แต่สุดท้ายการหมั้นถูกยกเลิกหลังคบหากัน 3 ปี
ต่อมาก็พบรักกับพระเอกคนดัง บรูซ วิลลิส ในกองถ่ายหนังเรื่อง Stakeout หลังคบหาดูใจไม่ถึงปี ทั้งคู่ตัดสินใจแต่งงานเมื่อ 21 พฤศจิกายน ค.ศ. 1987 และใช้ชีวิตคู่ยาวถึง 13 ปี โดยมีลูกสาวถึง 3 คน ก่อนตัดสินใจหย่าร้างเมื่อวันที่ 18 ตุลาคม ค.ศ. 2000
หลังจากนั้นเดมีเริ่มตกเป็นข่าวกับดาราหนุ่มๆ ในฮอลลีวู้ดหลายๆ แต่ละคนล้วนเป็นพระเอกรุ่นน้องทั้งสิ้นทั้ง โอเว่น วิลสัน โทบี้ แมกไกวร์ รวมทั้ง โคลิน ฟาร์เรล ต่อมาได้คบหาพระเอกดาวรุ่งดวงใหม่ แอชตัน คุตเชอร์ ที่อายุห่างกันถึง 16 ปี โดยทั้งคู่เป็นสามี-ภรรยาถูกต้องตามกฎหมายแล้วเมื่อปลายเดือนกันยายน 2005 แต่ทั้งคู่ได้เซ็นใบหย่าร้างกันเมื่อเดือนธันวาคมปี 2013
