Na rozgrywanych cztery lata później igrzyskach w Vancouver był czwarty, przegrywając walkę o podium z Zöggelerem.
Brał też udział w igrzyskach olimpijskich w Soczi, gdzie zdobył srebrne medale w konkurencji jedynej i w sztafecie. W grudniu 2017 Komisja Dyscyplinarna MKOl uznała, że Diemczenko (podobnie jak saneczkarka Tatjana Iwanowa i 26 innych rosyjskich sportowców) naruszył przepisy antydopingowe i ukarał go dyskwalifikacją oraz pozbawieniem medali w obu tych konkurencjach. Diemczenko (a także pozostali sportowy z Rosji) odwołał się od tej decyzji do Sportowego Sądu Arbitrażowego, który pozytywnie rozpatrzył jego apelację ogłaszając w lutym 2018 roku unieważnienie dyskwalifikacji.
Wielokrotnie zajmował miejsca w czołówce zawodów Pucharu Świata. Łącznie 51 razy stawał na podium zawodów tego cyklu, z czego 17 razy zwyciężał (15 razy w jedynkach i 2 razy w zawodach drużynowych). W sezonie 2004/2005 jako pierwszy Rosjanin zdobył Puchar Świata. Był też drugi w klasyfikacji generalnej sezonu 2009/2010 oraz trzeci w sezonach 2007/2008 i 2010/2011.
Po sezonie 2013/2014 zakończył sportową karierę.