Народився 25 серпня 1976 року в Рівному .
2000 року закінчив Національну юридичну академію ім. Ярослава Мудрого.
1994 року розпочав військову службу в Службі безпеки України.
1999—2009 рр. проходив службу у регіональному підрозділі СБ України.
У 2000 році закінчив Національну юридичну академію імені Ярослава Мудрого.
2000 р. почав працювати оперуповноваженим на особливо важливому об'єкті (АЕС) відділу Управління Служби безпеки України в Рівненській області в місті Вараш (Рівненська область).
2009 р. призначений до Центрального управління СБ України. Проходить військову службу за напрямком боротьби з корупцією та організованою злочинністю.
23 березня 2012 року Демчина, тоді ще підполковник СБУ, отримав указом президента В. Ф. Януковича орден Богдана Хмельницького III ступеня.
16 липня 2016 року призначений першим заступником Голови Служби безпеки України — начальником Головного управління по боротьбі з корупцією та організованою злочинністю Центрального управління Служби безпеки України.
18 травня 2019 року був звільнений з посади першого заступника Голови Служби безпеки України – начальника Головного управління по боротьбі з корупцією та організованою злочинністю Указом Президента Порошенка.
28 вересня 2019 року, Указом Президента України був звільнений з військової служби в запас Служби безпеки України у зв'язку з проведенням організаційних заходів з правом носіння військової форми одягу.
Орден Богдана Хмельницького ІІІ ст. (23 березня 2012 року) – за вагомий особистий внесок у захист державного суверенітету та територіальної цілісності України, зразкове виконання службового обов'язку. Відомча нагорода СБУ "Вогнепальна зброя".
Згідно з декларацією за 2015 рік, Павло Демчина офіційно проживає у відомчому гуртожитку СБУ, не маючи власного житла, машини чи заощаджень.
У березні 2017 року ЗМІ опублікували матеріал про рухоме та нерухоме майно сім'ї Демчини. За даними Слідство.Інфо, громадянська дружина та мати трьох дітей чиновника – 35-річна Ольга Воловчук – є власницею елітних автомобілів та живе у розкішному заміському маєтку. За даними журналістів, Воловчук володіє цілим автопарком, до якого входять чотири автомобілі: Range Rover 2016 вартістю близько $100 тис., Mercedes-Benz 2016 року, ціна якого також тягне не менше ніж на $100 тис., Mazda 2014 та Peugeot 2012 випуску. За даними журналістського розслідування мати генерала, пенсіонерка Ніна Демчина, протягом кількох останніх років стала володаркою трикімнатної квартири у новобудові у Києві та будинки на 170 квадратних метрів у передмісті обласного центру. Після оприлюднення цієї інформації НАБУ розпочало збір та аналіз інформації щодо перевірки електронної декларації Павла Демчини за 2016 рік.
10 березня 2017 року Демчина звернувся із заявою до НАБУ з проханням перевірити опубліковані у ЗМІ матеріали та його декларацію про доходи.
У вересні 2018 року Національне антикорупційне бюро підготувало підозру у незаконному збагаченні першому заступнику голови Служби безпеки України Павлу Демчину.
22.05.2019