Космонавт, Почётный гражданин города Тамбова. Родился в Москве. Как и многие его ровесники, мечтал стать лётчиком. Его детство было опаленo пламенем Великой Отечественной войны: тяжёлый труд ученика токаря на военном заводе, дежурство в зимнюю стужу на крышах домов, попытка побега на фронт, в действующую армию, учёба в спецшколе ВВС, а затем в школе авиамехаников.
В Тамбове существовало Краснознамённое ордена Ленина училище связи имени Ф.Э.Дзержинского, именно его окончил Л. С. Дёмин, а затем продолжил обучение в Московской военно-воздушной академии имени Н. Е. Жуковского. В 1963 году он защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата технических наук и в том же году был зачислен в отряд космонавтов.
26 -28 августа 1974 года Л. С. Дёмин совершил полёт в качестве бортинженера космического корабля «Союз-15», во время которого проводил научно-технические эксперименты, отрабатывал маневрирование и сближение с орбитальной станцией «Салют-3» в различных режимах полёта.
За мужество, проявленное в космическом полёте, Л. С. Дёмин был удостоен звания Героя Советского Союза.
За выдающиеся заслуги в освоении космического пространства и большой личный вклад в героико-патриотическое воспитание молодёжи города Тамбова ХII сессия Тамбовского городского Совета народных депутатов 12 июня 1979 года присвоила лётчику-космонавту Льву Степановичу Дёмину звание Почётного гражданина города Тамбова.
Последний раз Л. С. Дёмин побывал в Тамбове 14 мая 1997 года, встретился с мэром В. Н. Ковалём, многочисленными друзьями.
18 декабря 1998 года Л. С. Дёмина не стало. Его имя носит военно-технический лицей в Тамбове. О его жизни рассказывают многочисленные экспонаты, представленные в Музейно-выставочном комплексе Тамбовского высшего военно-технического училища связи.