Demetria Gene Guynes[2],[3] naît le àRoswell,Nouveau-Mexique. Peu avant sa naissance, son père biologique, Charles Harmon Sr, membre del'Air Force, quitte sa mère, Virginia (née King) au terme d'un mariage de deux mois.
Elle a trois mois quand sa mère épouse Dan Guynes, un représentant en publicité journalistique, qui est amené à changer régulièrement de travail. De fait, la famille déménage de nombreuses fois.
Demi Moore déclare en 1991 :« Mon père était Dan Guynes. Il m'a élevée. Je n'ai pas vraiment de relation avec celui qui est mon père biologique ».Demi Moore découvre son existence à treize ans à la lecture du certificat de mariage de sa mère et de son beau-père ; elle les interroge alors sur la date figurant sur le document : « J'ai remarqué que mes parents s'étaient mariés en février 1963. Je suis née en 1962. »[évasif]
Deux ans après avoir divorcé, en octobre 1980, Dan Guynes se suicide ; il a 37 ans. Le père biologique de Demi Moore apparaît dansInside Edition en 1995, pour lancer un appel pour voir ses petits-enfants. Virginia Guynes a uncasier judiciaire pourconduite en état d'ivresse etpyromanie. Demi Moore rompt tout contact avec sa mère en 1990 quand elle s'échappe d'une cure que Demi Moore lui avait payée, au sein de la Hazelden Foundation, auMinnesota. Plus tard, sa mère l’embarrasse à nouveau en posant nue pour le magazineHigh Society en 1993, où elle parodiait la couverture controversée de Demi pour leVanity Fair mettant en scène sa grossesse et sa scène d'amour mythique dans le filmGhost. Demi et sa mère se sont brièvement réconciliées peu avant que celle-ci ne décède d'uncancer en juillet 1998, à 54 ans.
Demi Moore a un demi-frère du côté maternel, Morgan Guynes. Du côté paternel elle a deux demi-frères (Charles Harmon Jr. et James Craig Harmon, incarcéré en 2006 pour une peine de 10 ans pour attaque à main armée) et une demi-sœur Charlotte Harmon Eggar, qui déclare en 2012 ne pas l'avoir vue depuis 30 ans.
À 15 ans, elle déménage àWest Hollywood, enCalifornie, où sa mère travaille pour une société de distribution de magazines. Demi Moore intègre la Fairfax High School. Elle suit des cours de théâtre après avoir été inspirée par sa voisine, une jeune actrice de 17 ans,Nastassja Kinski. En, trois mois avant ses 17 ans, Demi Moore rencontre le musicien Freddy Moore dans le club de nuit « The Troubadour » àLos Angeles, qui est déjà marié. En, six mois après leur rencontre, ils se marient et emménagent dans un appartement de West Hollywood. Leur liaison dure cinq ans. Elle conserve le nom de Moore pour sa carrière d'actrice.
À 16 ans, Demi Moore saisit la première occasion pour fuir l'ambiance familiale et sa famille. Elle est d'abordpin-up pour des magazines de charme. Sa carrière de comédienne débute par une apparition à l'écran en 1981 dansChoices, un drame deSilvio Narizzano. À 19 ans, après de nombreusesauditions, elle décroche un rôle récurrent dans le feuilletonGeneral hospital. Elle tourne une trentaine d'épisodes diffusés entre 1982 et 1984. Parallèlement, elle incarne la fille deMichael Caine dansC'est la faute à Rio deStanley Donen, adaptation américaine deUn moment d'égarement deClaude Berri.
En 1985, sa carrière est lancée quand elle fait ainsi partie de la distribution du film indépendantLe Feu de Saint-Elmo, écrit et réalisé parJoel Schumacher. L'actrice y côtoie plusieurs jeunes acteurs en ascension :Rob Lowe,Emilio Estevez etJudd Nelson. Cependant, sur le tournage, la toute jeune actrice s'adonne à ladrogue, au point d'être menacée d'être virée par le cinéaste, qui l'a pourtant choisie[4].
Demi Moore est propulsée star de cinéma en 1990 avec la romance fantastiqueGhost, où elle forme un couple mythique de cinéma avecPatrick Swayze. Si l'année suivante, elle fait partie de la distribution de la comédie fantastique potacheTribunal fantôme, écrite et réalisée parDan Aykroyd, les années suivantes vont lui permettre de capitaliser sur ce succès.
L'année 1996 est riche : elle débute avec un nouveau thriller,La Jurée, dont elle tient le rôle-titre, face àAlec Baldwin. Puis elle s'impose définitivement comme fatale en portant le thrillerStriptease, où elle incarne une mère célibatairestripteaseuse dont s'amourache un puissant homme d'État. Elle joue ensuite dans letéléfilm dramatiqueSi les murs parlaient, aux côtés deSissy Spacek etCher. Enfin, elle conclut cette année dans un tout autre registre, endoublant le personnage de la belle gitaneEsmeralda dans la nouvelle superproduction d'animation des studiosDisney,Le Bossu de Notre-Dame. 1997 la voit s'extirper de rôles de femme-objet en portant le thriller militaireÀ armes égales (G.I. Jane), deRidley Scott, où, le crâne rasé, elle incarne uneNavy SEAL. La même année, elle fait partie de la distribution de la nouvelle comédie deWoody Allen,Harry dans tous ses états. En 1998, la mère de Demi Moore décède et sa séparation d'avecBruce Willis défraye la chronique.
Demi Moore se fait plus rare sur les écrans ; en 2000, elle porte la romance fantastiqueD'un rêve à l'autre, d'Alain Berliner, un nouveau flop critique et commercial. Durant les années 2000, elle préfère se consacrer à son activité de production via sa société Moving Pictures, mais tente néanmoins descomebacks. En 2003, elle tente uncomeback en incarnant la sexy antagoniste dublockbusterCharlie's Angels : Les Anges se déchaînent !, deMcG. En dépit d'un succès au box-office[5], cette production est moyennement reçue par la critique[6]. Il faut attendre 2006 pour la revoir, cette fois en tant qu'actrice principale : mais le thriller fantastiqueHalf Light, où elle a pour partenaireHenry Ian Cusick, passe inaperçu. Elle retrouve aussiEmilio Estevez qui l'intègre à la distribution de son drame historique choral, salué par les critiques[7],Bobby.
En 2010, Demi Moore apparaît dans le film d'actionBunraku, porté par un autre acteur passé au second plan,Josh Hartnett. L'occasion aussi pour elle de retrouverWoody Harrelson, son partenaire deProposition indécente. Enfin, elle fait partie de la distribution de la comédie dramatique indépendanteAnother Happy Day, écrite et réalisée parSam Levinson.
L'année 2012 lui permet de renouer avec des projets attendus : elle est la tête d'affiche de la comédie dramatiqueLOL USA, remake du film françaisLOL, déjà signé par la réalisatriceLisa Azuelos. Cette dernière choisit Moore pour jouer le rôle tenu dans le film original parSophie Marceau. La jeuneMiley Cyrus accepte le rôle de sa fille à condition que Moore reste attachée au projet[8].
Par ailleurs, Moore fait partie de la distribution réunie parJ. C. Chandor pour son premier long-métrage, le thriller financier à petit budgetMargin Call, avecKevin Spacey. Il s'agit du plus gros succès critique de sa carrière[9]. En revanche,LOL USA est un flop cuisant[10], la cantonnant désormais à des seconds rôles.
Elle se fait aussi plus rare au cinéma : en 2013, elle se contente d'un second rôle dans le film indépendantVery Good Girls, porté par les jeunesDakota Fanning etElizabeth Olsen.
Autre second rôle en 2017, cette fois dans la comédie potachePire Soirée, avecScarlett Johansson en tête d'affiche. La même année, elle retrouveAlec Baldwin pour le drame indépendantAmour aveugle, deMichael Mailer, où elle incarne une femme dont s'éprend un homme d'affaires veuf. Enfin, elle fait partie de la distribution de l'acclamé drameLove Sonia(en), de Tabrez Noorani, dont l'action se situe en Inde.
La même année, elle opère un retour discret à la télévision, en tenant un rôle récurrent dans la série dramatiqueEmpire, portée parTerrence Howard etTaraji P. Henson, jusqu'en 2018.
Demi Moore a été mariée au musicien Freddy Moore de 1980 à 1985[17]. À la suite de son divorce, elle garde le nom de famille Moore comme patronyme pour le reste de sa carrière[18].
Après une dérive dans la drogue durant les années 1980, elle suit une courtecure de désintoxication[19]. Elle rompt ses fiançailles avecEmilio Estevez le jour où elle rencontre l'acteurBruce Willis, en août 1987. Ils se marient le 21 novembre 1987, ont trois filles (Rumer Glenn (1988), Scout LaRue (1991) et Tallulah Belle (1994) et se séparent en 1998 pour divorcer en novembre 2000.
Durant les années 2000, elle défraye la chronique mondaine avec son idylle avecAshton Kutcher, de seize ans son cadet[20]. Le 17 novembre 2011 et après des semaines de rumeurs, notamment d'adultère de la part d'Ashton Kutcher, Demi Moore annonce officiellement leur divorce, après six ans de mariage[21],[22].
De 2012 à 2014, elle a été en couple avec le marchand d'art new-yorkaisVito Schnabel, de 24 ans son cadet[23].
En 2022, elle fréquente le chef cuisinier suisseDaniel Humm(en)[24]. Le couple rompt cependant en novembre 2022[25].
La même année,Rumer Glenn Willis, sa fille aînée annonce être enceinte. Demi Moore devient grand-mère pour la première fois lorsque celle-ci accouche d’une fille, Lou, le 18 avril 2023[27].
Screen Actors Guild Awards 2007 :meilleure distribution pourBobby, partagé avec Sharon Stone, Nick Cannon, Joy Bryant, Anthony Hopkins, Lindsay Lohan, Elijah Wood, Helen Hunt, Freddy Rodríguez, Ashton Kutcher, William H. Macy, Martin Sheen, Christian Slater, Shia LaBeouf, Laurence Fishburne, Heather Graham, Jacob Vargas, Mary Elizabeth Winstead, Svetlana Metkina et Harry Belafonte
Phoenix Film Critics Society Awards 2011 : meilleure distribution pourMargin Call, partagé avec Kevin Spacey, Paul Bettany, Jeremy Irons, Zachary Quinto, Penn Badgley, Simon Baker, Mary McDonnell, Stanley Tucci et Aasif Mandvi
Central Ohio Film Critics Association Awards 2012 : meilleure distribution pourMargin Call, partagé avec Kevin Spacey, Paul Bettany, Jeremy Irons, Zachary Quinto, Penn Badgley, Simon Baker, Mary McDonnell, Stanley Tucci et Aasif Mandvi