С 15 января 1944 года полковник Демидов назначен командиром 86-й стрелковой дивизией. В составе 42-й и 67-й армий участвовал с ней в Ленинградско-Новгородской, Красносельско-Ропшинской и Новгородско-Лужской наступательных операциях. За боевые отличия в этих операциях был награжден вторым орденом Красного Знамени. 24 апреля 1944 года дивизия в составе 67-й армии была передана 3-му Прибалтийскому фронту. Во второй половине июля она успешно действовала в Псковско-Островской наступательной операции. Преследуя отступающего противника, её части 30 июля 1944 года перешли эстонскую границу, затем в ходе Тартуской наступательной операции 25 августа участвовали в освобождении города Тарту. За отличия в этих боях ей было присвоено почётное наименование «Тартуская» (07.09.1944). В последующем дивизия под его командованием успешно действовала в Прибалтийской и Таллинской наступательных операциях. В октябре 1944 года она в составе 2-й ударной армии была передислоцирована на 2-й Белорусский фронт и с января 1945 года приняла участие в Млавско-Эльбингской наступательной операции, в освобождении города Пултуск. В последующем её части активно действовали в Восточно-Померанской наступательной операции. В ходе тяжёлых боев дивизия 10 февраля овладела городом Эльбинг — крупным промышленным центром и железнодорожным узлом, прикрывающим подступы к Данцигу. С 21 февраля она вела тяжёлые наступательные бои на дальних и ближних подступах к Данцигу. В начале апреля 1945 года её части совершили марш в район Штеттинской гавани и в конце апреля захватили острова Гристов и Узедом. 5 мая в ходе Берлинской наступательной операции они овладели городом Свинемюнде. За умелое командование частями в этих боях генерал-майор Демидов был дважды награжден орденом Красного Знамени.