Demetra Devonne Lovato è nata il 20 agosto del 1992 a Dallas, Texas da Deana Lovato (cantante country e cheerleader dei Dallas Cowboy (1983-1984)) e Patrick Lovato (divorziati). Il suo patrigno si chiama Eddie DeLaGarza. É la figlia di mezzo. Ha una sorella più grande di lei di 5 anni chiamata Dallas Lovato (anche lei attrice e cantante) e una sorellastra più piccola chiamata Madison DeLaGarza (10 anni più giovane di lei).
Demi cominciò a recitare e a cantare da piccola. Già alla tenera età di sei anni fece la sua prima apparizione in TV come Angela nella serie Barney and Friends (una delle altre attrici in Barney fu Selena Gomez, che è diventata la sua miglior amica). Nel corso degli anni continuò a perseguire
il suo amore per la recitazione e il canto e apparì in una serie di produzioni e concorsi in tutto lo stato del Texas.
Nel 2006, tentò di farsi strada nei principali canali televisivi e cominciò a ricevere ruoli in episodi per serie come Prison Break, Split Ends and Just Jordan.
Nel 2007 ricevette il suo primo ruolo nel corto di Disney Channel As the Bell Rings (intrerpretando Charlotte).
La sua prima grande apparizione avvenne nel 2008 nel ruolo di Mitchie Torres nel Disney Movie Camp Rock co-protagonista dei Jonas Brothers e la Disney ha annunciato Camp Rock 2 nel 2009
Demi ha pubblicato il suo album di debutto, Don't Forget nel settembre 2008.
Dopo Camp Rock, non ha rallentato. É stata in tournée con i Jonas Brothers nel loro tour 2008, intitolato "Burning Up Tour (prima di questo, ha girato come solista nel "Demi Live! Warm Up Tour"). Sta girando un altro Disney Channel Original Movie intitolato Princess Protection Program ed ha anche recitato come star nella sua serie televisiva Welcome to Mollyword interpretando il ruolo di Molly.