Ancien maire de M'bour et ministre de la Jeunesse et des Sports sous la présidence de Léopold Sédar Senghor, député de l'Union progressiste sénégalaise (UPS), il est assassiné le à 10 h, au cours d’une réunion politique à la gouvernance de Thiès, par Abdou N'Daffa Faye, qui sera condamné à mort et exécuté[1]. Ce fut l'une des premières peines de mort du Sénégal.
Ses obsèques ont lieu à M'bour le , en présence de Léopold Sédar Senghor, Lamine Guèye et de nombreuses autres personnalités.
Son épouse, Caroline Faye (1923-1992), est elle aussi une femme politique très influente et remarquée sous le régime du président Abdou Diouf.
Un des plus grands stades de la région de Dakar a été nommé Stade Demba-Diop en son honneur, de même que l'équipe mbouroise de football Demba Diop FC.
