Michel Demuth publie pour la première fois en 1958.
De 1958 à 1968, il écrit des romans et des nouvelles de science-fiction. Par après, il s'oriente vers l'activité éditoriale. Il est aussi connu pour sa traduction de plusieurs romans du cycle de Dune.
En 1970, il succède à Alain Dorémieux au poste de rédacteur en chef de la revue Galaxie, qu'il occupe jusqu'en 1977.
De 1972 à 1977, il est également directeur de la collection Anti-mondes aux éditions OPTA. Puis, de 1977 à 1981, il dirige avec Jean-Baptiste Baronian la première collection de science-fiction au Livre de poche.
Il obtient le Grand Prix de la science-fiction française en 1977 pour son cycle de nouvelles Les Galaxiales.
À titre posthume, il obtient le Prix du lundi 2007 de la nouvelle pour l'ensemble du recueil que lui a consacré la revue Lunatique (numéro spécial paru en juin 2007).