Н. В. Деменёв родился в 1902 г. в Пермской губернии. В 1930 г. он окончил Уральский политехнический институт. Основным направлением его деятельности была химия: в 1948 г. стал доктором химических наук, в 1949 г. – профессором, а уже к 1961 г. – академиком АН Киргизской ССР.
В 1932–1936 гг. был директором Уральского физико-химического института; в 1936–1961 гг. – заместитель председателя, председатель президиума УФАН СССР, одновременно директор Института металлофизики, металловедения и металлургии, Института химии и металлургии; с 1961 г. работал в АН Киргизской ССР.
Н. В. Деменёв внес вклад в решение проблемы комплексного использования руд, содержащих тугоплавкие, редкоземельные и радиоактивные элементы; занимался проблемами физической химии дисперсных систем, химии и технологии редких элементов. Демёнев является автором более 100 печатных работ, а также был награжден орденом Трудового Красного Знамени, а также двумя орденами «Знак Почета».