Демис Русос е роден на 15 юни 1946 г. в Александрия, Египет. Произхожда от гръцко семейство, което е живяло през 1920-те години в Египет. Прекарва детските си години в Александрия. Семейството му е разорено заради Суецката криза и се завръща в Гърция през 1958 г. Демис получава музикално образование в Атина. Научава се да свири на китара, но също на тромпет, контрабас и пиано. Пее в различни гръцки групи („The Idols“, „We Five“). През 1968 г. основава заедно с Евангелос Одисеас Папатанасиу – Вангелис групата „Aphrodite's Child“, чиято песен „Greek sound“ става много популярна във Франция, а после и в Германия. Като връх в съвместната дейност на Русос с Вангелис и до днес се възприема концертният албум „666“, съдържащ библейски откровения. В този период записва и немалко песни в стил прогресив рок.

 През 1971 г. Русос записва първите си два самостоятелни албума – „Fire and ice“ и „On the Greek Side of My Mind“, които са сравнително некомерсиални и остават не особено известни, без нито една хитова песен, но „On the Greek Side of My Mind“ е преиздаван два пъти: през 1989 г. в Швеция и 2016 г. в антологията „Demis Roussos complete 28 original albums + DVD“. Първата му песен като соло изпълнител е „We Shall Dance“ и оглавява много класации. Записаният през 1973 г. шлагер „Good bye my love, good bye“ обаче става хит и достига върха на класациите в Германия и допринася за международната му известност като солов певец. Песента и до днес е сред евъргрийните и има множество кавъри. Хитът му „Forever and ever“ достига през 1973 г. челни места в чартовете на много различни страни. Следват още два големи хита: „My Only Fascination“ (1974) и „Mourir aupres de mon amour“ (1977). През 1980-е песента му „From Souvenirs To Souvenirs“ става най-големият му хит в СССР.

 През годините следват множество солови албуми на английски език, издавани в сътрудничество с предимно гръцки и френски творци като Лукас Сидерас и други приятели от времето на групата „Aphrodite's Child“, наблягащи на гръцкото звучене на песните му. Както при концертните си изяви, така и в музикалното си творчество, Русос често се връща в началните години на кариерата си към песни от времето на „Aphrodite's Child“ – „Spring“, „Summer Winter and Fall“, „Rain and Tears“, с която става много известен.

 Паралелно с това Русос издава и песни на немски език, които го правят звезда на шлагерните хитове през 1970-те години. За това му помага и сътрудничеството с Лео Леандрос (баща и продуцент на Вики Леандрос). Русос изпълнява песни на седем различни езика и това допринася за международната му известност.

 През 1976 г. подновява сътрудничеството си с Вангелис, който написва и продуцира няколко от песните в албума „Magic“ (1977). Много от песните в албума също се изпълняват на други езици, освен немски и английски. Така например песента „Because“ има варианти и на испански („Morir a lado de mi amor“) и френски („Mourir auprés de mon amour“).

 През 1980-те години Вангелис продължава да продуцира, композира и аранжира песните в два нови албума на Демис. Русос изпълнява една от песните в саундтрака на филма „Блейд Рънър“, композиран от Вангелис. През 1989 г. той записва песента „Young Love“ в дует с Драфи Дойчер. Песента се пласира много добре в хитпарада на телевизия „ZDF“.

 Русос постига голям успех във Франция в края на 1980-те и началото на 1990-те години. Късните му песни са смес от фолклор и електронна музика. През пролетта на 2002 г. Демис има успешно турне в Англия. През 1995 г. е почетен гост на Международния фестивал на българската поп песен „Златният Орфей“ заедно с Темптейшънс и Пол Роджърс. На 2 март 2006 г. има съвместен концерт с Лили Иванова в София, зала № 1 на НДК.

 През 2008 г. Демис Русос празнува 40 години от сценичния си дебют. През септември 2013 г. става кавалер на Ордена на почетния легион. Умира от рак на 25 януари 2015 г. в Атина.

 През 2015 г. „Universal Music“ посмъртно издава компилацията „Collected“, включваща три компактдиска с най-големите хитове и други песни на Русос, а на следващата година – и антологията „Demis Roussos complete 28 original albums + DVD“, съдържаща 28 студийни албума от дискографията на певеца от 1971 до 2009 г., записани на компактдискове, като към съответния албум има и бонус песни.