Urodzona 16 stycznia 1941 r. w Krakowie Demarczyk jako dziecko uczyła się gry na fortepianie, podczas nauki w szkole średniej zafascynowała się jednak sceną kabaretową. Ukończyła krakowską średnią Szkołę Muzyczną w klasie fortepianu, ale 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.

Entuzjazm krytyki i publiczności wzbudziła na I Krajowym Festiwalu Piosenki w Opolu w 1963 roku. Zaśpiewała wówczas "Karuzelę z madonnami" (sł. Miron Białoszewski), "Czarne anioły" (sł. Wiesław Dymny) i "Taki pejzaż" (sł. Andrzej Szmidt). Rok później, występując podczas Międzynarodowego Festiwalu Piosenki w Sopocie (1964), zdobyła drugą nagrodę za "Grande Valse Brillante" (sł. Julian Tuwim). Jednocześnie występowała za granicą, m.in. w paryskiej Olimpii - do której zaprosił ją właściciel słynnej sali koncertowej Bruno Coquatrix, zafascynowany głosem, charyzmą i nietuzinkową urodą polskiej piosenkarki - a także w Genewie z okazji XX-lecia ONZ; w Szwecji i Belgii.

W Olympii wystąpiła dopiero rok po pierwszym zaproszeniu. Za pierwszym razem odmówiła Coquatrixowi, twierdząc kategorycznie, że wpierw musi ukończyć Szkołę Teatralną. Francuz nie musiał jednak czekać aż piosenkarka odbierze dyplom. Przyjechała do Paryża już w 1964 r., na dwa lata przed ukończeniem PWST. Jej występy okazały się wielkim sukcesem a paryska prasa rozpisywała się o Demarczyk. Konieczne okazało się zorganizowanie dodatkowych występów. Z Francji pojechała śpiewać do Belgii, Szwajcarii i innych krajów europejskich, a na przełomie lat 60. i 70. także w Nowym Jorku, Chicago i Tokio. Zaśpiewała także w filmach - "Barierze" Jerzego Skolimowskiego i "Zbyszku" Jana Laskowskiego.

Występy w Paryżu zapoczątkowały jej karierę na całym świecie (m.in. USA, Niemcy, Szwecja, Belgia, Wielka Brytania, Francja, Japonia, Australia, Kanada, Izrael, Brazylia, ZSRS). Gościły ją: Carnegie Hall w Nowym Jorku, Chicago Theatre, Queen Elisabeth Hall w Londynie, Theatre Cocoon w Tokio, Sala im. Nobla w Sztokholmie, Teatr Wielki w Warszawie. W Polsce nazwano ją "Czarnym Aniołem", ponieważ zawsze występowała ubrana na czarno.

W 1966 r. Ewa Demarczyk zaprezentowała pierwszy samodzielny spektakl w Teatrze Kameralnym w Krakowie z 8-osobowym zespołem muzycznym. W tym samym roku nawiązała współpracę z kompozytorem Andrzejem Zaryckim, trwającą do 1984 roku. W 1972 r. artystka zakończyła współpracę z "Piwnicą pod Baranami". Dwa lata później ukazała się jej druga płyta, na której znalazła się kompozycja "Rebeka", jeden z największych przebojów Demarczyk.

W 1985 r. rozpoczął działalność Państwowy Teatr Muzyki i Poezji Teatr Ewy Demarczyk, w którym pełniła ona rolę dyrektora i z którym podróżowała po Polsce i świecie, prezentując własne recitale. Teatr zakończył działalność w 2000 roku.

Kłopoty Teatru Ewy Demarczyk rozpoczęły się w kwietniu 1999 r., gdy teatr został eksmitowany ze swojej siedziby za niepłacenie czynszu. Artystka skorzystała wtedy z propozycji władz Bochni i urządziła tam swoją salę prób. W tym samym roku nastąpiła reforma finansowania instytucji kulturalnych. Artystka apelowała o przejęcie jej teatru pod bezpośredni mecenat Ministerstwa Kultury i Sztuki. Nie doszło do tego i organem finansującym teatr została Gmina Miasta Krakowa, która w styczniu 2000 roku zadecydowała o połączeniu Teatru Ewy Demarczyk z Teatrem Ludowym.

Głównym powodem przyłączenia Teatru Ewy Demarczyk do Teatru Ludowego była - według Zarządu Miasta - utrata siedziby teatru oraz chęć "odciążenia artystki od prac organizacyjnych i umożliwienie jej częstszych występów w Krakowie". Ewa Demarczyk z takim rozwiązaniem się nie zgodziła. Uznała to za formę likwidacji teatru i zrezygnowała z pracy.

Artystka założyła w Bochni Stowarzyszenie "Teatr Ewy Demarczyk", którego została prezesem. W czerwcu 2001 roku - z powodu wysokich kosztów utrzymania budynku w Bochni - Stowarzyszenie "Teatr Ewy Demarczyk" oddaje go do dyspozycji miastu.

O artystce nie zapomnieli jej wielbiciele i na oficjalnej stronie internetowej Ewy Demarczyk nie brakuje aktualnych wpisów. "Nie wiem czy Pani to odczyta (…) powiem tylko, że kocham Pani głos i muzykę (…) teraz moja córka słucha wraz ze mną i jak nigdy marzę o koncercie, dałabym wszystko, by być na koncercie" – pisała w grudniu 2008 roku wielbicielka artystki. W styczniu 2009 roku, z okazji urodzin artystki, pojawiły się wpisy internautów dziękujących za to, że artystka nauczyła ich słuchania poezji i za to, że swoimi piosenkami przenosi ich w inny świat.

Twórczość Ewy Demarczyk to interpretacja wierszy poetów polskich i obcych, m.in. Krzysztofa Kamila Baczyńskiego, Bolesława Leśmiana, Juliana Tuwima, Johana Wolfganga von Goethego, Osipa Mandelsztama, z muzyką Zygmunta Koniecznego ("Karuzela z Madonnami", "Taki pejzaż", "Czarne Anioły", "Wiersze wojenne"), oraz z muzyką Andrzeja Zaryckiego ("Ballada o cudownych narodzinach Bolesława Krzywoustego", "Cyganka", "Skrzypek Hercowicz", "Pieśń nad Pieśniami").

"Od czasu >Wierszy wojennych< Baczyńskiego i >Pejzażu< minęło już wiele lat. Ewa Demarczyk stała się mitem, jej pieśni wkroczyły na stronice polskiej prozy, dla niej poeci piszą wiersze, ona budzi sensację kolejnymi recitalami" - pisał o niej Józef Opalski (Jazz 1976). Zastrzegając jednocześnie, że "określenie jej koncertów mianem recitalu piosenkarskiego czy nawet pieśniarskiego jest zubożeniem tej twórczości. Taka klasyfikacja staje się zaledwie niezdarnym wtłoczeniem fascynującego zjawiska w ciasne gatunkowe ramy".

Za swoją twórczość Ewa Demarczyk zdobyła liczne nagrody i odznaczenia, m.in. I nagrodę na Festiwalu Mundial du Theatre w Nancy (1969); Złoty Krzyż Zasługi (1971), Krzyż Oficerski Legii Francuskiej (1977); Krzyż Kawalerski Orderu odrodzenia Polski (1979); medal Zasłużony dla Kultury Narodowej (1987); Nagrodę Specjalną Telewizji Polskiej (1993); Krzyż Komandorski Orderu Odrodzenia Polski (2000); Złoty Medal Zasłużony Kulturze Gloria Artis (2005).

O jej życiu opowiada książka "Czarny anioł" pióra Angeliki Kuźniak i Eweliny Karpacz-Oboładze, która w styczniu 2015 r. trafiła do księgarń. Wyłania się z niej obraz skrajnej perfekcjonistki, która nie umiała godzić się z niedoskonałościami, także swoimi.

Demarczyk była znana z konsekwencji w egzekwowaniu swoich wymagań podczas koncertów. Jeżeli chciała mieć na scenie dwa fortepiany, to rezygnowała z koncertu, jeśli ich nie było. W Kijowie zaproponowano fortepian w kolorze bordo, koncert miał spore opóźnienie, ale nie rozpoczął się, aż sprowadzono czarny instrument. Kiedy nie spodobała się jej okładka płyty z piosenkami Zygmunta Koniecznego, 10 tys. okładek poszło na przemiał. "W sztuce nie uznawała żadnych ustępstw. (…) Wystarczyło omsknięcie i była afera. Ewa Demarczyk mówiła: +Stop+. I trzeba było grać od początku. Próba potrafiła trwać bardzo długo" - wspominał Andrzej Marzec z zespołu artystki.

Powoli wycofywała się z życia publicznego, nie udzielała wywiadów. "Ja nie jestem na sprzedaż. Ja jestem do dyspozycji absolutnie do końca… Do dyspozycji publiczności od momentu kiedy wchodzę na scenę i gaśnie światło, zaczynają się dźwięki. A poza sceną nie" - wyjaśniła w 1998 r. Edwardowi Miszczakowi z TVN. "Czy uważa pan, że śpiewanie i to co proponuję - najlepiej jak potrafię - ludziom ze sceny to jest za mało, żeby kochać?… Że trzeba jeszcze wiedzieć co jem na śniadanie albo z kim?" - skomentowała.

Ostatni koncert Demarczyk z zespołem odbył się 8 listopada 1999 r. w Teatrze Wielkim w Poznaniu. Sala żegnała ją owacją na stojąco. W lutym następnego roku artystka rozwiązała zespół. Dlaczego zniknęła? Książka "Czarny anioł" odpowiada na to pytanie pośrednio - autorkom nie udało się skontaktować z artystką.