Demtsjenko kwam eind 1994 op 18-jarige leeftijd over van CSKA Moskou. Hij werd voor 3,5 jaar vastgelegd door AFC Ajax. Slechts een heel enkele keer heeft hij speelminuten gekregen in het eerste elftal. De trainers Louis van Gaal en zijn opvolger Morten Olsen vonden hem niet goed genoeg. Meestal werd er geen plaats voor hem ingeruimd op de bank, maar mocht hij de wedstrijden volgen vanaf de tribune. Demtsjenko is nog vier maanden uitgeleend aan zijn oude club CSKA Moskou. In de zomer van 1998 tekende hij een contract bij de Oekraïense middenmoter Metaloerh Zaporizja, in de stad waar hij opgroeide. De middenvelder heeft daar negen jaar onder contract gestaan. In zijn latere jaren als voetballer is hij nog actief geweest bij verschillende clubs in Oekraïne en Moldavië.