Родился Джо Демпси 22 июня 1987 в Ливерпуле в обычной английской семье. Учился сначала в Ноттингемшире в The West Bridgford School. После ее окончания решил попробовать себя в актерстве и 7 лет занимался в Центральной юношеской телевизионной школе в Ноттингхэме.
Дебютировал в небольших фрагментах телесериала «Максимум практики» в 2000 году, еще во время обучения в школе, и продолжал играть различные эпизодические роли в телесериалах на протяжении всего срока обучения. Первая его заметная ролью – военнослужащий Клайн в одном из сезонов популярного телесериала «Доктор Кто». После чего его утвердили на главную роль в телепроект «Молокососы». Он был симпатичен зрителю, несмотря на то, что это далеко не положительный герой. Зрители сочувствуют ему и сопереживают, несмотря на его неадекватные поступки. Целых пять сезонов Джо отработал в этом сериале, пока его герой не отправился в мир иной. Во время показа сериала Джо стали узнавать на улицах и очень часто отождествляли его с Крисом.
В 2008 году Демпси снялся в оной из серий саги о Мерлине. В 2010 году актер пробуется сразу на несколько ролей в киноэпопею «Игра престолов». И в итоге его утверждают на роль Джендри, единственного из выживших бастардов короля Роберта. В первом сезоне «Игр» его герой только промелькнул в картине, зато в последующих сезонах, стал одним из ключевых героев сериала. Подмастерье кузнеца, бастард короля Роберта, компаньон Арьи Старк по скитаниям – роль очень подошла Демпси. Джо в интервью рассказывал, что считает съемки в «Игре престолов» самым важным событием в жизни и что ему необычайно повезло, что создатели сериала дали ему эту роль. Ему было очень комфортно ее играть и поэтому актеру удалось очень органично вжиться в образ внебрачного сына короля Роберта.
В августе 2013 года вышел драматический мини-сериал «Саутклифф», в котором Демпси играет одну из главных ролей. Глубокая драматическая история, рассказанная от первого лица журналистом, который родился и вырос в этом городке. Он описывает жизнь захолустного городка, мир которого перевернулся из-за серии жестоких убийств, произошедших в Саутклиффе за один день. 1 апреля 2014 года в Англии стартовал мини-сериал «Новые миры» с Джо Демпси в главной роли. Известно, что первый сезон состоит всего из 4 серий. В настоящее время актер живет в Лондоне и у него много друзей. Он много снимается и совершенствуется в актерском искусстве. Говорит, что хочет попробовать себя в различных ипостасях. Считает разнообразную интересную жизнь залогом долголетия. 13 ноября 2014 года в кинотеатрах России состоится премьера фильма «Монстры 2: Темный континент» с Джо Демпси в главной роли.
