Velocista, nel 2011 si è aggiudicato la prova in linea Under-23 dei campionati del mondo di Copenaghen. Professionista dal 2012 al 2025, in carriera ha vinto un'edizione della Milano-Sanremo (nel 2016) e due della Parigi-Tours (nel 2021 e 2022), oltre a tre titoli nazionali in linea (nel 2014, 2017 e 2020), due tappe al Tour de France e otto al Giro d'Italia, risultando il ciclista francese più vincente nella Corsa Rosa.
Carriera Originario della Piccardia, comincia a gareggiare all'età di sei anni, su suggerimento dall'ex pro Hervé Boussard, con il Cyclo Club de Formerie. Nel 2008 debutta nella categoria Juniores, mentre l'anno dopo ottiene l'argento mondiale in linea ai campionati del mondo di categoria svoltisi a Mosca. Nel 2010 passa tra i dilettanti Under-23 con la divisa del Cyclo Club de Nogent-sur-Oise: in quella stagione ottiene il terzo posto ai campionati europei di Ankara e il quinto posto nella prova iridata Under-23 ai Mondiali di Melbourne.
Nel 2011 consegue numerosi successi in corse del calendario nazionale e internazionale Under-23; si aggiudica anche La Côte Picarde e due tappe della Coupe des Nations Ville de Saguenay, competizioni entrambe valide per la Coppa delle Nazioni UCI. In settembre, sulle strade di Copenaghen, si laurea infine campione del mondo in linea Under-23, battendo in volata il connazionale Adrien Petit e il britannico Andrew Fenn. Nell'estate 2011 aveva intanto sottoscritto un contratto professionistico con il team FDJ valido a partire dalla stagione 2012 e già a partire dal 1º agosto aveva debuttato come stagista tra le file della formazione di Marc Madiot.
Nel 2012, al primo anno tra i professionisti proprio con la FDJ-BigMat, ottiene subito la prima vittoria nella massima categoria nell'ultima tappa del Tour of Qatar. La serie di successi prosegue a Le Samyn, in una frazione della Tre Giorni delle Fiandre Occidentali, nella Cholet-Pays de Loire, in una tappa della Route du Sud e infine nella prestigiosa Classica di Amburgo, gara del calendario World Tour, dove sopravanza il forte tedesco André Greipel. Durante l'annata partecipa inoltre al Giro d'Italia, risultando il più giovane ciclista in gara, e alla prova in linea dei Giochi olimpici di Londra.
Affermatosi ormai come uno dei migliori velocisti dell'epoca moderna, in seguito alle nove vittorie del 2013, alle quindici del 2014 (tra cui il titolo nazionale in linea) e alle due del 2015, nel 2016 di Démare spicca, fra i cinque successi totali, la Milano-Sanremo, vinta in volata malgrado fosse rimasto attardato all'inizio della penultima ascesa della Cipressa: è il suo primo successo in una classica monumento.
Nel 2017, pochi giorni dopo essersi laureato campione nazionale in linea per la seconda volta in carriera, prende parte al Tour de France, vincendo la quarta tappa sull'arrivo di Vittel: nella nona frazione tuttavia il francese arriva al traguardo fuori tempo massimo, venendo così escluso dalla corsa. Termina la stagione con dieci vittorie all'attivo, l'ultima alla Brussels Cycling Classic di inizio settembre.
La stagione 2018 inizia con la vittoria nella tappa inaugurale della Parigi-Nizza e con diversi piazzamenti, tra cui i due importanti terzi posti alla Milano-Sanremo e alla Gand-Wevelgem. In vista del Tour de France, a metà giugno si aggiudica la tappa conclusiva del Giro di Svizzera; alla Grande Boucle ottiene la vittoria di tappa a Pau, oltre ad altre tre terze piazze e alla terza posizione nella classifica a punti finale. Successivamente porta a nove le affermazioni totali dell'annata vincendo tutte e cinque le tappe, e di conseguenza anche la classifica generale, del Tour du Poitou-Charentes: il francese diventa così il secondo corridore, dopo l'italiano Alessandro Petacchi al Giro della Bassa Sassonia 2006, a realizzare questo filotto in una corsa europea.
Palmarès Strada
2008 (Juniores) 1ª tappa Tour de l'Abitibi International (Preissac > Val-d'Or) 4ª tappa Coupe des Nations Abitibi (Senneterre > Val-d'Or)
2009 (Juniores) 3ª tappa Kroz Istru (Rabac > Pula)
2010 (Cyclo Club de Nogent-sur-Oise) 4ª tappa Coupe des Nations Ville de Saguenay (Chicoutimi > Chicoutimi) Grand Prix de la ville de Pérenchies 3ª tappa Tour de Moselle (Basse-Ham > Basse-Ham)
2011 (Cyclo Club de Nogent-sur-Oise) Boucles Catalanes La Tramontane Vienne Classic Espoirs La Côte Picarde 1ª tappa Coupe des Nations Ville de Saguenay (Jonquière > Jonquière) 4ª tappa Coupe des Nations Ville de Saguenay (Chicoutimi > Chicoutimi) 1ª tappa Tour des Cantons Mareuil et Verteillac (Champeau-en-Morvan > Mareuil) Classifica generale Tour des Cantons Mareuil et Verteillac GP de Pont-à-Marcq-La Ronde Pévèloise 3ª tappa Tour Alsace (Colmar > Carspach) 1ª tappa Trophée de la Porte Océane (Fécamp > Caudebec-lès-Elbeuf) 2ª tappa Trophée de la Porte Océane (Canteleu > Yvetot) 3ª tappa Tour de Moselle (Basse-Ham > Basse-Ham) Campionati del mondo, Prova in linea Under-23
2012 (FDJ-BigMat, sei vittorie) 6ª tappa Tour of Qatar (Sealine Beach Resort > Doha Corniche) Le Samyn 2ª tappa Tre Giorni delle Fiandre Occidentali (Nieuwpoort > Ichtegem) Cholet-Pays de Loire 2ª tappa Route du Sud (Castres > Saint-Michel) Classica di Amburgo
2013 (FDJ.fr, nove vittorie) Grand Prix de Denain 1ª tappa Quattro Giorni di Dunkerque (Dunkerque > Courrières) 2ª tappa Quattro Giorni di Dunkerque (Lewarde > Douchy-les-Mines) 3ª tappa Quattro Giorni di Dunkerque (Oignies > Liévin) Classifica generale Quattro Giorni di Dunkerque 4ª tappa Giro di Svizzera (Innertkirchen > Buochs) RideLondon - Surrey Classic 2ª tappa Eneco Tour (Ardooie > Forest) Grand Prix d'Isbergues
2014 (FDJ.fr, quindici vittorie) 6ª tappa Tour of Qatar (Sealine Beach Resort > Doha Corniche) 1ª tappa Quattro Giorni di Dunkerque (Dunkerque > Coudekerque-Branche) 2ª tappa Quattro Giorni di Dunkerque (Hazebrouck > Orchies) Classifica generale Quattro Giorni di Dunkerque 2ª tappa Tour de Picardie (Mouy > Beaurieux-Chemin des Dames) 3ª tappa Tour de Picardie (Cap'Aisne-Chamouille > Bray-sur-Somme) Classifica generale Tour de Picardie Halle-Ingooigem Campionati francesi, Prova in linea Kampioenschap van Vlaanderen Grand Prix d'Isbergues 1ª tappa Eurométropole Tour (La Louvière > Courtrai) 2ª tappa Eurométropole Tour (Estaimbourg > Nieuwpoort) 4ª tappa Eurométropole Tour (Mons > Tournai) Classifica generale Eurométropole Tour
2015 (FDJ, due vittorie) 2ª tappa Giro del Belgio (Knokke-Heist > Herzele) 3ª tappa Giro del Belgio (Lacs de l'Eau d'Heure > Lacs de l'Eau d'Heure)
2016 (FDJ, cinque vittorie) 2ª tappa La Méditerranéenne (Banyuls-sur-Mer > Port-Vendres) 1ª tappa Parigi-Nizza (Condé-sur-Vesgre > Vendôme) Milano-Sanremo 5ª tappa Route du Sud (Gers > Astarac Arros en Gascogne) Binche-Chimay-Binche
2017 (FDJ, dieci vittorie) 1ª tappa Étoile de Bessèges (Bellegarde > Beaucaire) 4ª tappa Étoile de Bessèges (Chusclan > Laudun-l'Ardoise) 1ª tappa Parigi-Nizza (Bois-d'Arcy > Bois-d'Arcy) Grand Prix de Denain 2ª tappa Quattro Giorni di Dunkerque (San Quintino > San Quintino) 2ª tappa Giro del Delfinato (Saint-Chamond > Arlanc) Halle-Ingooigem Campionati francesi, Prova in linea 4ª tappa Tour de France (Mondorf-les-Bains > Vittel) Brussels Cycling Classic
2018 (Groupama-FDJ, nove vittorie) 1ª tappa Parigi-Nizza (Chatou > Meudon) 8ª tappa Giro di Svizzera (Bellinzona > Bellinzona) 18ª tappa Tour de France (Trie-sur-Baïse > Pau) 1ª tappa Tour du Poitou-Charentes (Jonzac > Cognac) 2ª tappa Tour du Poitou-Charentes (Segonzac > Melle) 3ª tappa Tour du Poitou-Charentes (Gençay > Couhé) 4ª tappa Tour du Poitou-Charentes (Champagné-Saint-Hilaire > Couhé, cronometro) 5ª tappa Tour du Poitou-Charentes (Brioux-sur-Boutonne > Poitiers) Classifica generale Tour du Poitou-Charentes
2019 (Groupama-FDJ, cinque vittorie) 10ª tappa Giro d'Italia (Ravenna > Modena) 2ª tappa Route d'Occitanie (Labruguière > Martres-Tolosane) 4ª tappa Route d'Occitanie (Gers > Astarac Arros en Gascogne) 4ª tappa Giro di Vallonia (Villers-le-Bouillet > Lierneux) 3ª tappa Okolo Slovenska (Ružomberok > Hlohovec)
2020 (Groupama-FDJ, quattordici vittorie) Milano-Torino 2ª tappa Giro di Vallonia (Frasnes-lez-Anvaing > Wavre) 4ª tappa Giro di Vallonia (Blegny > Erezée) Classifica generale Giro di Vallonia Campionati francesi, Prova in linea 1ª tappa Tour du Poitou-Charentes (Montmoreau > Royan) 2ª tappa Tour du Poitou-Charentes (Royan > Échiré) 4ª tappa Tour du Poitou-Charentes (Thénezay > Poitiers) Classifica generale Tour du Poitou-Charentes 2ª tappa Giro del Lussemburgo (Remich > Hesperange) 4ª tappa Giro d'Italia (Catania > Villafranca Tirrena) 6ª tappa Giro d'Italia (Castrovillari > Matera) 7ª tappa Giro d'Italia (Matera > Brindisi) 11ª tappa Giro d'Italia (Porto Sant'Elpidio > Rimini)
2021 (Groupama-FDJ, nove vittorie) La Roue Tourangelle 2ª tappa Volta a la Comunitat Valenciana (Alicante > Alicante) 5ª tappa Volta a la Comunitat Valenciana (Paterna > Valencia) 2ª tappa Boucles de la Mayenne (Vaiges > Évron) 3ª tappa Boucles de la Mayenne (Saint-Berthevin > Craon) 4ª tappa Boucles de la Mayenne (Méral > Laval) Classifica generale Boucles de la Mayenne 2ª tappa Route d'Occitanie (Villefranche-de-Rouergue > Auch) Parigi-Tours
2022 (Groupama-FDJ, sette vittorie) 5ª tappa Giro d'Italia (Catania > Messina) 6ª tappa Giro d'Italia (Palmi > Scalea) 13ª tappa Giro d'Italia (Sanremo > Cuneo) 1ª tappa Route d'Occitanie (Séméac > L'Isle Jourdain) 7ª tappa Giro di Polonia (Valsir > Cracovia) Grand Prix d'Isbergues Parigi-Tours
2023 (Groupama-FDJ, due vittorie/Team Arkéa-Samsic, due vittorie) 3ª tappa Boucles de la Mayenne (Saint-Berthevin > Meslay-du-Maine) Brussels Cycling Classic Tour de Vendée Parigi-Bourges
2024 (Arkéa-B&B Hotels, due vittorie) 4ª tappa Tour du Poitou-Charentes (Fontaine-le-Comte > Poitiers) Parigi-Chauny
Altri successi
2008 (Juniores) Classifica a punti Tour de l'Abitibi International Classifica scalatori Le Trophee Centre Morbihan
2011 (Cyclo Club de Nogent-sur-Oise) Classifica generale Coppa delle Nazioni Under-23
2012 (FDJ-BigMat) Classifica a punti Tre Giorni delle Fiandre Occidentali Critérium Jean-Renaux
2013 (FDJ.fr) Classifica giovani Quattro Giorni di Dunkerque Classifica a punti Quattro Giorni di Dunkerque Critérium cycliste de Calais Grote Prijs Beeckman-De Caluwé
2014 (FDJ.fr) Ronde d'Aix-en-Provence Classifica giovani Quattro Giorni di Dunkerque Classifica a punti Quattro Giorni di Dunkerque Classifica a punti Tour de Picardie Critérium Guidon d'Or Hellemmois Classifica giovani Eurométropole Tour Classifica a punti Eurométropole Tour
2016 (FDJ) 1ª tappa La Méditerranéenne (Banyoles > Banyoles, cronosquadre) Classifica a punti Route du Sud
2017 (FDJ) Classifica a punti Giro del Delfinato Maneblusser Na-Tour Criterium Mechelen Critérium Jean-Renaux
2018 (Groupama-FDJ) Classifica a punti Tour du Poitou-Charentes
2019 (Groupama-FDJ) Classifica a punti Route d'Occitanie Critérium Jean-Renaux Classifica a punti Okolo Slovenska
2020 (Groupama-FDJ) Classifica a punti Giro di Vallonia Classifica a punti Tour du Poitou-Charentes Classifica a punti Giro d'Italia
2021 (Groupama-FDJ) Classifica a punti Volta a la Comunitat Valenciana Classifica a punti Boucles de la Mayenne
2022 (Groupama-FDJ) Classifica a punti Giro d'Italia Classifica a punti Giro di Polonia Critérium Jean-Renaux
2023 (Groupama-FDJ) Classifica a punti Boucles de la Mayenne
2024 (Arkéa-B&B Hotels) Classifica a punti Tour du Poitou-Charentes
Piazzamenti Grandi Giri
Giro d'Italia 2012: ritirato (14ª tappa) 2016: ritirato (14ª tappa) 2019: 123º 2020: 121º 2022: 130º
Tour de France 2014: 159º 2015: 138º 2017: fuori tempo massimo (9ª tappa) 2018: 141º 2021: fuori tempo massimo (9ª tappa) 2024: fuori tempo massimo (19ª tappa) 2025: 153º
Vuelta a España 2021: 96º
Classiche monumento
Milano-Sanremo 2013: 129º 2014: 34º 2015: 127º 2016: vincitore 2017: 6º 2018: 3º 2019: 32º 2020: 24º 2021: 26° 2022: 10º 2023: 51º 2024: 43º
Giro delle Fiandre 2013: 24º 2014: ritirato 2015: 23º