Демис Руссос родился 15 июня 1946 года в Египте, в Александрии, в семье с богатыми музыкальными традициями: его мать Нелли Мазлум (1929—2003) — танцовщица итальянского и турецкого происхождения, а отец (инженер греческого происхождения Джордж (Йоргос) Руссос) играл на классической гитаре. Во время учёбы в музыкальной школе Демис освоил игру на гитаре, трубе, контрабасе и органе. В середине 1950-х годов семья переехала в Грецию.
В 1963 году Демис Руссос вместе с Вангелисом и Лукасом Сидерасом создали группу «Aphrodite’s Child». В 1968 году, после военного переворота в Греции, группа перебралась в Париж, где добилась успеха благодаря песне «Rain & Tears».
В 1971 году Демис Руссос покинул группу и начал сольную карьеру, и в 1974 году к нему пришёл успех с альбомом «Forever & Ever».
Демис Руссос имел двух детей — дочь Эмилию, которая живёт в Париже, и сына Сирила, который живёт в Греции, работает диджеем, пропагандирует творчествo своего отца. Женат был четыре раза. Последняя жена — Мари (фр