Ловато родилась в Альбукерке, Нью-Мексико 20 августа 1992 и выросла в Далласе, Техас, у Патрика Ловато и Дианы Харт де ла Гарзе. У неё мексиканское, ирландское и итальянское происхождение. У Деми есть старшая сестра Даллас Ловато и младшая сводная сестра, Мэдисон де ла Гарза. Ее мать была черлидершей в Далласе и пела песни в стиле кантри. Ловато начала играть на фортепьяно в возрасте семи лет. Деми также начала свою актерскую карьеру в возрасте семи лет в детском телесериале "Барни и друзья" в роли Анджелы и играла в седьмом и восьмом сезоне вместе со своей подругой Селеной Гомес. В интервью с Эллен Дедженерес, Ловато рассказала о проблемах с издевательствами в седьмом классе. Согласно Ловато, издевательства были настолько ужасны, что однажды она попросила свою мать перевести её на домашнее обучение. Деми получила свидетельство об окончании средней школы через домашнее обучение в апреле 2009. Ловато также заявила в интервью с "20/20" в 2011, что она имела "действительно нездоровые отношения с едой" начиная с 8 лет из-за издевательств и резала вены, чтобы справиться с эмоциями и депрессией начиная с 11 лет. Позже Деми посетила организацию "PACER", шоу "Топ-модель по-американски" и "CNN", где выступила против издевательств. Она описала себя как более духовного человека, нежели религиозного и сказала, что верит в Бога.