Александр Сергеевич Демьяненко родился 30 мая 1937 года в Свердловске. Учился в ГИТИСе, после окончания которого несколько месяцев работал в театре имени Маяковского, а потом переехал в Ленинград, где и прожил всю свою жизнь. Его театральная жизнь была не слишком успешной, на сцене он сыграл всего несколько ярких ролей, больше довольствуясь антрепризами.

Его дебют как киноактёра в фильме «Ветер» в 1958 году привлек внимание зрителей. Фильм «Мир входящему», в котором Демьяненко снялся в 1961 году, получил несколько премий на МКФ в Венеции. А славу он приобрел благодаря съемкам в фильмах «Карьера Димы Горина» и «Взрослые дети». После этого Демьяненко уходит из театра и полностью посвящает себя кино.

Репутация комедийного актера закрепилась за ним после съемок в фильмах «Операция «Ы» и другие приключения Шурика», «Кавказская пленница» и «Иван Васильевич меняет профессию», где он сыграл свою звездную роль Шурика. Эти фильмы входят в золотой фонд российского кинематографа.

Закрепившийся за ним образ привел к тому, что Демьяненко очень редко приглашали в кино. И тогда он нашел себя в телевидении. Он играл моноспектакли, озвучивал мультфильмы и иностранные кинокартины. В 1991 году Александр Демьяненко получил звание народного артиста РСФСР.

Скончался актёр 22 августа 1999 года от сердечной недостаточности и похоронен на Серафимском кладбище Санкт-Петербурга.