Hij werkte als fotograaf voor de Amerikaanse Vogue nadat hij in 1975 naar New York verhuisde. Zijn eerste cover schoot hij in 1977, maar zijn meest memorabele was misschien wel die met Madonna, in mei 1989. Dat jaar was een belangrijk jaar voor de fotograaf; niet alleen werd zijn werk opgenomen in de openingspublicatie van de American Photographer Master Series, hij werd ook de persoonlijke portrettist van Diana, Prinses van Wales, die zijn werk had ontdekt door een cover van Vogue. De Fransman was de eerste niet-Brit die officieel koninklijk fotograaf werd.
De Britse Vogue
Demarchelier schreef zijn succes toe aan Grace Coddington, creatief directeur bij de Britse Vogue, met wie hij nauw samenwerkte. Hun jaren ’90 shoots waren zonovergoten en toonden gelukkige, actieve modellen in chique kleding. In de Surf’s Up editie in 1991 was Cindy Crawford te zien met een groep gespierde surfers, en ze gingen op pad met Naomi Campbell, Beverley Peele en Tyra Banks voor Summer’s Bare Necessities in 1992.
Prijzen
Het Franse ministerie van Cultuur benoemde Demarchelier tot officier dans l’ordre des arts et des lettres in 2007. Datzelfde jaar ontving hij de CFDA Founder’s Award in Honor of Eleanor Lambert. In de jaren 2010 werkte hij veel samen met model Caroline Trentini, die verkering had met zijn zoon Victor. Demarchelier verscheen in de film The September Issue en is te zien in The Sex & the City film.