L’Italien Francesco Demuro naît en 1978 à Porto Torres en Sardaigne. Il chante dès son plus jeune âge des chants populaires sardes avec son père et ses frères. Il fait sa première apparition sur scène à huit ans et devient une vedette dans le milieu du chant traditionnel, en particulier dans le cadre des Minicantadores, un groupe de jeunes chanteurs qu'il rejoint à douze ans. Il acquiert une certaine notoriété qui le mène même à l'étranger, notamment à Radio France. En 2004, à 26 ans, il décide de développer ses aptitudes de chanteur pour se tourner vers l'art lyrique. Comme il n'a aucune éducation formelle, il s'inscrit au conservatoire de Sassari en Sardaigne. Il n'y reste que deux ans, préférant suivre des cours particuliers avec la soprano Elisabetta Scano (toujours à Sassari). Il participe à des auditions, et obtient un rôle de doublure de Cavaradossi dans Tosca de Puccini à l'Opéra de Sassari, ce qui lui donne l'opportunité d'attirer l'attention d'un agent.

Il fait ses débuts au Théâtre royal de Parme en 2007 dans Luisa Miller (Rodolfo) de Verdi. En 2008, le Duc de Mantoue dans Rigoletto de Verdi (débuté à Parme) le mène du Théâtre royal de Turin, puis à Hong Kong et Dresde. Il prend en 2009 le rôle-titre de Roberto Devereux à Las Palmas en Espagne. Rigoletto lui offre un nouveau début, à La Scala en 2010 en remplacement du ténor Stefano Secco. En 2011, il chante Nemorino à Vienne, débute à Covent Garden en Rinuccio dans Gianni Schicchi de Puccini et chante Alfredo dans La Traviata aux Arènes de Vérone. Il fait ses débuts en France dans Don Pasquale de Donizetti au Théâtre des Champs-Elysées en 2012 (Ernesto). Son rôle dans La Traviata lui ouvre les portes des opéras de Francfort et Berlin en 2013 ainsi que de l'Opéra de Paris en 2014. La même année, il débute au Met en Rodolfo dans La Bohème de Puccini. En 2016, il interprète Edgardo dans Lucia di Lammermoor de Donizetti à Ancône et Nadir dans Les Pêcheurs de perles à Florence. Il retrouve ensuite Nemorino dans l’Elixir d'amour pour ses débuts à l'Opéra allemand de Berlin puis il débute à Monte-Carlo avec Roberto dans Marie Stuart (Donizetti) en version concert. La Scala le reçoit en 2017 afin d'y chanter Fenton dans Falstaff de Verdi. L'Italien se rend par la suite à Budapest pour y interpréter Arturo dans Les Puritains de Bellini. Toujours en 2017, il chante le rôle-titre de Faust de Gounod à Modène. En 2018, il incarne Foresto dans Attila au Festival Verdi de Parme puis Gabriele Adorno dans Simon Boccanegra à l’Opéra de Paris. L'année suivante, il est Cassio dans Otello au Festival de Baden-Baden, Jason dans Médée de Cherubini à l'Opéra d'Etat de Berlin et Arturo Talbo dans Les Puritains à l'Opéra de Paris. 

En 2020/2021, Francesco Demuro incarnera Lord Arturo Talbo dans Les Puritains à l’Opéra de Francfort dès la fin août, puis il prendra le rôle de Carlo dans Linda di Chamounix à Florence en décembre. Il sera Edgardo dans Lucia à Hambourg en mars, puis prendra le rôle d'Elvino dans La Somnambule au TCE en juin.