Родился 18.06.1916 г. в д. Михайловке Стерлитамакского района Башкирии в крестьянской семье. Русский. Член ВКП(б) с 1942 г. Окончил 7 классов и ФЗУ, работал слесарем. Окончил аэроклуб в Магнитогорске, в 1934 г. – Казанскую школу лётчиков-инструкторов. Работал инструктором Челябинского аэроклуба.
С июля 1941 г. в Красной Армии. Призван Челябинским ГВК г. Челябинска.
В боях Великой Отечественной войны с октября 1941 г. На фронте служил в легкобомбардировочной авиации. Помощник командира 112-го гвардейского истребительного авиационного полка по воздушно-стрелковой службе (10-я гвардейская истребительная авиационная дивизия, 10-й истребительный авиационный корпус, 2-я воздушная армия, 2-й Украинский фронт) гвардии капитан Дема к 1 июлю 1944 г. совершил 273 боевых вылета, в 38 воздушных боях сбил лично 17 и в составе группы 5 самолётов противника. 18.5.43 г. на Кубани в районе ст. Крымская (ныне г. Крымск Краснодарского края) таранил бомбардировщик противника.
Из наградного листа:
«На фронте Великой Отечественной войны в борьбе с немецкими оккупантам участвует:
С октября 1941 г. по май 1942 г. на Западном фронте в составе 162 полка ночных бомбардировщиков на самолете У-2, где произвел 95 вылетов на боевые задания, из них:
– Перевозка боеприпасов в группы Белова и Ефремова 57 самолетовылетов, откуда вывез – 38 раненых бойцов и командиров – На бомбометание по войскам и коммуникациям противника ночью – 38 самолетовылетов.
С мая 1942 г. находится в составе 112 Гвардейского истребительного авиационного полка на Западном, Сталинградском, Южном, Северо-Кавказском, Воронежском и 1-ом Украинском фронтах. За время пребывания в 112 ГИАП произвел 178 вылетов на боевые задания, из них: на сопровождение и прикрытие штурмовиков – 88, на прикрытие наземных войск – 52, на перехват самолетов противника – 18, на разведку войск противника – 20.
Участвовал в 38 воздушных боях, в которых лично сбил 17 и 5 самолетов противника в группе, из них: четыре Ю-87, четыре Ю-88, пять МЕ-109, и один Ю-52, при этом проявляя мужество и отвагу. Группу истребителей 8-10 самолетов на сопровождение штурмовиков и прикрытие наземных войск водит умело, боевые порядки строит грамотно, воздушным боем по радио руководит умело. Случаев потери штурмовиков от атак истребителей противника при сопровождении групп под командованием тов. Дема не было. Свой боевой опыт подчиненному составу передает на своих боевых примерах.
08.05.1943 г., прикрывая шестеркой ЯК-1 наземные войска в районе Крымская – Северо-Кавказский фронт, встретили 12 Ю-88 под прикрытием 10 МЕ-109, с которыми вступил в бой. В результате воздушного боя группой было сбито три самолета противника. Дема, израсходовав боеприпасы по прежним самолетам, принял решение уходящего Ю-88 таранить, после тарана произвел посадку, на нашей территории, при этом не имея потерь в своей группе.
05.06.1943 г. четырьмя ЯК-1 сопровождали шестерку ИЛ-2, действующих по войскам противника в районе Школьный, встретили 4 МЕ109 и завязали с ними воздушный бой. Дема атаковал одного МЕ-109, из одной очереди с дистанции 100-150 метров сбил его. После всю группу капитана Дема станция наведения навела на 40 Ю-87, которые бомбили наши войска. В результате воздушного боя было сбито четыре самолёта противника, из них одного Ю-87 сбил капитан Дема, при этом не имея потерь в своей группе. За мужество и отвагу, проявленные в воздушных боях в борьбе с немецкими оккупантами, за лично сбитые 17 и 5 самолётов противника в группе, за умелое руководство и хорошую организацию воздушного боя представляю гвардии капитана Дема Леонида Васильевича к высшей правительственной награде – к присвоению звания «Герой Советского Союза».
26 октября 1944 г. за мужество и воинскую доблесть Дема Леонид Васильевич удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда (№5120).
Всего за годы войны совершил около 500 боевых вылетов. Провёл 54 воздушных боя.
С 1946 г. майор Дема Л.В. находился в запасе. Работал в гражданской авиации на дальневосточных трассах, летал на Ставрополье – работал начальником лётной части Ставропольского аэроклуба, в Новокузнецке, на Камчатке. Был полярным лётчиком, работал диспетчером Магнитогорского аэропорта.
Умер 17 декабря 2004 г. Похоронен в г. Магнитогорске Челябинской области.
Награждён орденом Ленина, двумя орденами Красного Знамени, орденами Отечественной войны I и II ст., орденом Красной Звезды, медалями, иностранными орденами.
В год празднования 55-летия Победы Магнитогорскому дому обороны было присвоено имя Героя Советского Союза Демы Л.В. и установлена мемориальная доска.