Nachdem Demtschenko 2019 erneut durchwachsen als 12. in Igls in den Rennrodel-Weltcup startete, erreichte sie auf den Weltcupstationen in Übersee erneut Spitzenergebnisse. In Lake Placid wurde sie hinter Julia Taubitz und Emily Sweeney Dritte, im Sprintrennen Sechste, in Whistler hinter Tatjana Iwanowa und Anna Berreiter erneut Dritte und im Sprintrennen Vierte. In der kompletten restlichen Saison platzierte sie sich nie schlechter als als Achte, zudem hatte sie in keinem Rennen einen Ausfall zu verzeichnen. Bei den Europameisterschaften 2020 in Lillehammer gewann sie hinter Iwanowa und Taubitz die Bronzemedaille und damit ihre erste internationale Medaille. Das gleichzeitige Weltcuprennen beendete sie wie auch die Rennen in Sigulda und Winterberg als Vierte. Beim Sprintrennen von Sigulda musste sich Demtschenko einzig Julia Taubitz geschlagen geben. Weitere Podiumsplatzierungen erreichte sie im weiteren Saisonverlauf am Königssee als Dritte im Einzelrennen wie mit Semjon Pawlitschenko sowie dem Doppel Wladislaw Juschakow &amp; Juri Prochorow im Teamstaffelrennen. In der Gesamtwertung des Weltcups wurde sie hinter Taubitz und Iwanowa ebenso wie in der Gesamtwertung des Sprintweltcups Dritte. Bei den Weltmeisterschaften 2020 auf ihrer Heimbahn in Sotschi gewann sie hinter ihrer langjährigen Rivalin aus Jugendzeiten, Jekaterina Katnikowa, und Julia Taubitz die Bronzemedaille. Im Sprintrennen wurde sie Fünfte.