Участник казацкого восстания 1648 года. С 1649 года — войсковой есаул.
Заключил с царем Алексеем Михайловичем Глуховские статьи, единственный документ, который после смерти Богдана Хмельницкого обеспечивал реальную автономию Левобережной Украины в составе Российского государства. Пытался не вступать в открытую конфронтацию с гетманом Правобережной Украины Петром Дорошенко, принявшим турецкий вассалитет. По не вполне обоснованным подозрениям в связях с Турцией низложен и сослан в Сибирь, где отбывал заключение в Иркутской тюрьме.
В 1688 году руководил успешной обороной Селенгинского острога от цинских войск, за что был освобождён. В 1696 году(?) постригся в монахи.
Демьян Многогрешный умер в Селенгинске в 1703 году. Похоронен на кладбище Старого Селенгинска.
Жена — Настасья, двое сыновей — Петр и Иван, дочь Елена.