Pour la saison 2018-2019 il est prêté à Alanyaspor mais n'effectue que la première partie de saison avec ce club. Il est acheté par Alanyaspor en janvier 2019 mais prêté dans la foulée avec option d'achat obligatoire à l'US Sassuolo. Demiral fait ses débuts avec le club italien le , lors d'un match nul en Serie A face à la SPAL (1-1). Le , lors de la du championnat, il marque ses deux premiers buts pour le club face au Chievo Verone, participant grandement à la victoire de son équipe (4-0). Le "Le Figaro" annonce que Merih Demiral serait sur le point de rejoindre la Juventus de Turin, alors que l'Atletico Madrid serait également intéressé par le joueur.