Absolwentka średniej szkoły muzycznej w klasie fortepianu, od początku zafascynowana była sceną kabaretową.

W 1961 r. zadebiutowała na deskach "Cyrulika", kabaretu Akademii Medycznej w Krakowie. Akademię Muzyczną w klasie fortepianu porzuciła już po roku, by poświęcić się szkole aktorskiej. Uczęszczała do krakowskiej PWST. Występy w "Cyruliku" przyniosły jej pewną popularność i w 1962 r. Demarczyk zadebiutowała w zespole Piwnicy pod Baranami. Sprowadzili ją do niej zafascynowani talentem młodej piosenkarki Zygmunt Konieczny i Piotr Skrzynecki. Stała się gwiazdą Piwnicy pod Baranami, jedną z najsławniejszych osób w Krakowie.

W 1963 roku wystąpiła na I Krajowym Festiwalu Piosenki Polskiej w Opolu, gdzie wykonała piosenkę "Karuzela z Madonnami", "Czarne anioły" i "Taki pejzaż". Za swój występ otrzymała nagrodę festiwalu, wzbudzając entuzjazm krytyki i publiczności. Tego samego roku wydany został jej pierwszy singel, zawierający trzy piosenki, którymi tryumfowała na festiwalu opolskim. W 1964 r. na Międzynarodowym Festiwalu Piosenki w Sopocie zdobyła drugą nagrodę za "Grande Valse Brillante". Występowała także za granicą, w paryskiej Olympii - do której zaprosił ją właściciel słynnej sali koncertowej Bruno Coquatrix, zafascynowany głosem, charyzmą i nietuzinkową urodą polskiej piosenkarki - a także nowojorskiej Carnegie Hall, Chicago Theatre czy londyńskim Variety Arts Center. W 1965 roku śpiewała w Genewie na koncercie z okazji 20-lecia Organizacji Narodów Zjednoczonych.

Od 1985 r. prowadziła w Krakowie Teatr Muzyki i Poezji, nazywany Teatrem Ewy Demarczyk. Placówkę zamknięto w 2000 r.

Ostatni koncert Demarczyk z zespołem odbył się 8 listopada 1999 r. w Teatrze Wielkim w Poznaniu.

Za swoje osiągnięcia Ewa Demarczyk została odznaczona między innymi Złotym Medalem Zasłużony Kulturze Gloria Artis, Krzyżem Komandorskim Orderu Odrodzenia Polski i Krzyżem Oficerskim Legii Francuskiej, a w 2010 roku otrzymała Złotego Fryderyka za całokształt osiągnięć artystycznych.