In seiner Zeit mit dem US National Team Development Program nahm Demko an mehreren internationalen Turnieren teil, darunter auch der U18-Junioren-Weltmeisterschaft 2013. Bei dieser gewann er als Stammtorhüter mit den USA die Silbermedaille. Bei der U20-Junioren-Weltmeisterschaft zwei Jahre später bestritt er ebenfalls alle Einsätze und schloss das Turnier mit der drittbesten Fangquote alle Torhüter ab, scheiterte mit seiner Mannschaft jedoch im Viertelfinale an der russischen Auswahl. Zur Weltmeisterschaft 2016 wurde Demko erstmals in den Kader der Herren-Nationalmannschaft berufen, kam aber als dritter Torwart hinter Mike Condon und Keith Kinkaid nicht zum Einsatz.