Jako dítě měla těžký a nestabilní život. Její biologický otec opustil matku Virginii King po dvou měsících manželství ještě před Demiiným narozením. Kvůli tomu má v rodném listě napsané příjmení svého nevlastního otce Dannyho Guynese. Ten spáchal v roce 1980 sebevraždu. Předtím často měnil zaměstnání, a tak se rodina celkem čtyřicetkrát stěhovala. Její rodiče byli také alkoholici, často se navzájem bili. V dětství trpěla šilhavostí, a tak nosila pásku přes oko, dokud nebyl problém chirurgicky odstraněn. Trpěla také dysfunkcí ledvin.

Poté, co opustila školu, začala pracovat jako modelka, nechala se dokonce nafotit nahá. Tyto fotografie zůstaly nepovšimnuty až do té doby, kdy se stala slavnou herečkou. V roce 1987 potkala Bruce Willise a po dvou měsících se vzali. Společně mají tři dcery. V roce 2003 začala chodit s o patnáct let mladším hercem Ashtonem Kutcherem, rovněž se vzali a rozvedli.