Д. П. Демуцкий родился 4 (16) июля 1893 года в селе Отматово (Охматив) (ныне Жашковского района Черкасской области Украины). Сын собирателя украинского фольклора, дирижёра и композитора П. Д. Демуцкого. В 1917 году окончил юридический факультет Киевского университета. Был профессиональным фотографом. В 1925 году его работы удостоены Золотой медали Международной выставки прикладных искусств в Париже. Сотрудничал в журналах «Вестник фотографии», «Солнце России». С 1925 года зав. отделом ВУФКУ, в 1926—1925 годах — кинооператор Киевской киностудии, в 1935—1937 годах и 1941—1948 годах — на Ташкентской киностудии. Сотрудничал с А. П. Довженко. Стал одним из создателей поэтического образного кинематографа. Для его творчества характерны новаторские методы использования освещения, ракурсов, светотени и контрастов; стремление к скульптурной выразительности, лаконизму, романтической приподнятости композиций, к подчёркиванию планом, точкой съёмки характера событий, поведения героев. В 30-х годах подвергался необоснованным арестам.
Д. П. Демуцкий умер 7 мая 1954 года. Похоронен в Киеве на Байковом кладбище.
На могиле установлен мраморный барельеф (скульптор И. Г. Майер).
В 1976 году на доме № 24 по ул. Саксаганского, в котором Д. П. Демуцкий жил в 1947 — 1954 годах открыта мемориальная доска (бронзовый барельеф; скульптор И. Н. Копайгоренко.