Ankara Üniversitesi Hukuk Fakültesi'nden mezun oldu. İnsan Hakları Derneği Diyarbakır Şube Başkanlığı yaptı. Demokratik Toplum Partisi'nin kapatılmasından sonra kurulan Barış ve Demokrasi Partisi'nin 1 Şubat 2010 tarihinde yapılan olağanüstü kongresinde Gültan Kışanak ile birlikte başkanlık seçimlerini kazandı. 12 Haziran 2011 tarihinde yapılan 24. Dönem Milletvekili Genel Seçiminde BDP'nin desteklediği bağımsız aday olarak Hakkari'den aday oldu, milletvekili seçildi. 22 Haziran 2014 tarihinde yapılan HDP Kongresi'nde Figen Yüksekdağ ile birlikte HDP Eşbaşkanlığı'na seçildi. 10 Ağustos 2014 tarihinde ilk defa cumhurbaşkanının halk tarafından belirleneceği cumhurbaşkanlığı seçiminde Halkların Demokratik Partisi'nden cumhurbaşkanı adayı olmuş ve % 9,76 oranında oy aldı. Demirtaş, evli ve iki çocuk babasıdır.
