В 1921 году организует 4-ю студию МХТ (в 1925 г. 4-я студия МХАТ была преобразована в Реалистический театр, и Демидов покинул её). В 1922—1925 гг. осуществляет руководство школой Художественного театра.
Отец — Демидов, Василий Викторович (1835—1908), мать — Евлампия Васильевна (1847—1931). Имел братьев Владимира и Константина.
Врач по образованию, человек большой разносторонней культуры, Демидов пришёл в МХТ в 1911 году как один из горячих друзей и приверженцев театра и стал, по отзыву Станиславского, его самоотверженным энтузиастом.
С 1920 года Демидов ведет занятия по "системе" Станиславского в Оперной студии Большого Театра, руководимой Станиславским. В 1921 году организует 4-ю студию МХТ (в 1925 г. 4-я студия МХАТ была преобразована в Реалистический театр, и Демидов покинул её). В 1922—1925 гг. осуществляет руководство школой Художественного театра.
Впоследствии Демидов работает режиссером и педагогом в Оперном театре им. К.С.Станиславского, в Музыкальном театре имени Вл.И.Немировича-Данченко, а в конце двадцатых годов - в Московской государственной консерватории.
Станиславский в 1926 году писал о Демидове: "Это - человек, полный любви к искусству и самоотверженный энтузиаст. В настоящее время, я думаю, это один из немногих, кто знает "систему" теоретически и практически".
В 1934 г. Станиславский приглашает Демидова в качестве редактора для работы над книгой "Работа актёра над собой". В предисловии к книге Станиславский выражает Демидову искреннюю благодарность (Станиславский К.С., Т.2, С.8).
С 1942 г. по 1945 г. Демидов руководит Карело-Финским национальным драматическим театром. В конце сороковых годов он был главным режиссером Бурят-Монгольского музыкально-драматического театра.
Н.В.Демидов написал несколько книг по практической педагогике актёрского мастерства. В работах Демидова предложена уникальная этюдная техника, позволяющая развить творческие способности у молодых актёров.