Родилась в 1987 году в Лилле. Имеет двух сестер и брата
. С раннего возраста увлеклась театром, с семи лет посещала театральный кружок. В 2002 году прошла кинопробы и была утверждена на одну из ролей в фильме «
Время волков
» режиссёра
Михаэля Ханеке
, что принесло ей широкую известность
. В 2005 году переехала в
Париж
и поступила на факультет киноискусства университета
Новая Сорбона
, параллельно снимается в кино и играет в театре. Следующим крупным успехом актрисы становится фильм «
Прекрасная смоковница
»
режиссёра
Кристофа Оноре
, где она играет с молодыми французскими актёрами
Луи Гаррелем
и
Леай Сейду
. За роль в этом фильме в 2009 году номинировалась на
премию «Сезар»
в номинации «
Самая многообещающая актриса
». В 2011 году вновь номинировалась на эту же номинацию
премии «Сезар»
за роль в фильме «
»
. В 2014 году снялась в фильме
Франсу Озона
— «
Новая подружка
»
. Продолжает играть роли в различных театрах Франции.
Во время съёмок фильма «Маргарита и Жюльен» Демустье начала встречаться со своим коллегой по фильму Жереми Элькаймом
. В декабре 2015 года было объявлено, что пара ждёт первого ребенка
. В марте 2016 года Демустье родила дочь
.