En su adolescencia, Demis comenzó a jugar al fútbol en el Ethnikos Alexandroupolis, el equipo de fútbol de su pueblo. Los ojeadores de diversos equipos lo siguieron durante estos años, pero finalmente recaló en el Apollon de Atenas, con el que debutó a los 20 años. Su buena actuación con este equipo provocó una lucha para contratarle entre el Olympiacos FC y el Panathinaikos FC, pero Demis rechazó ambas ofertas y obligó al presidente de su club a venderlo al AEK Atenas FC, su equipo favorito. Con su nuevo equipo, Nikolaidis logró una importante marca: 177 goles en 266 partidos, logrando tres Copas de Grecia y una Supercopa, y siendo el máximo goleador tanto en la Copa de la UEFA de 2001 como en la Super Liga de Grecia de 1999. Es el máximo goleador de los equipos griegos en competiciones europeas, con 26 goles en 51 partidos. Dos veces durante su carrera logró cinco goles en un partido, y es el único jugador griego que ha anotado cuatro goles en un mismo partido en competición europea. En el AEK, Nikolaidis coincidió con muchos de los mejores futbolistas griegos de su generación, varios de los cuales coincidirían con él también en la selección que logró el triunfo en la Eurocopa de 2004: Vassilis Tsiartas, Theodoros Zagorakis, Michalis Kapsis, Grigoris Georgatos, Traianos Dellas, Ilias Atmatsidis, Vassilis Lakis o Kostas Katsouranis, entre otros.