Химик-органик, доктор химических наук (1899), профессор (1899), академик АН СССР (1929). После окончания в 1886 г.
Московского университета работал в Петровской лесной и земледельческой академии. Проводил исследования в области агрономической химии, химии растительных веществ, изучал азотсодержащие органические соединения. Совместно с Г.Г. Густавсоном предложил в 1888 г. способ получения алленов. Впервые получил и подробно изучил метилциклопропан (1894), открыл реакцию изомеризации алициклических соединений с увеличением цикла (перегруппировка Демьянова). В годы Первой мировой войны под его руководством были разработаны методы синтеза лекарственных веществ, начат выпуск новокаина по его методике. В 1920-е годы совместно с учениками провёл важные научные изыскания, способствовавшие появлению советской эфирномасличной промышленности. С 1935 г. заведовал лабораторией института органической химии АН СССР. Автор и соавтор многих научных публикаций.
В 1924 г. учёному присуждена премия им. А.М. Бутлерова, а в 1930 г. премия им. В.И. Ленина.
Скончался Н.Я. Демьянов 19 марта 1938 года, похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище (3 уч 20 ряд).
