Родился 25 декабря 1919 года в селе Астраханка (ныне Мелитопольский район Запорожской области Украины). По окончании школы фабрично-заводского ученичества (ФЗУ) работал токарем в Мелитополе. С 12 января 1939 года в рядах Красной Армии, призван Мелитопольским ГВК. В 1940 году окончил Качинскую военную авиационную школу пилотов.

С 22 июня 1941 года младший лейтенант С. В. Деменков на фронтах Великой Отечественной войны. До сентября сражался в составе 124-го истребительного авиационного полка, летал на И-16. В декабре 1941 года направлен в 158-й ИАП (в июле 1943 года преобразован в 103-й Гвардейский ИАП), где летал на американских истребителях "Киттихаук" и "Аэрокобра".

К августу 1943 года заместитель командира эскадрильи 103-го Гвардейского истребительного авиационного полка (2-й Гвардейский истребительный авиационный корпус, Ленинградская армия ПВО, Войска ПВО страны) Гвардии старший лейтенант С. В. Деменков совершил 313 боевых вылетов, провёл 51 воздушный бой, в которых лично сбил 11 самолётов противника. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 28 сентября 1943 года удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" (№ 1123).

К 9 мая 1945 года Гвардии капитан С. В. Деменков совершил около 500 боевых вылетов, в воздушных боях лично сбил 15 самолётов противника.

После войны продолжал службу в ВВС страны. С 15 ноября 1950 года - заместитель командира, он же инспектор-лётчик по технике пилотирования и теории полёта 102-го Гвардейского ИАП ПВО. В 1953 году окончил Курсы усовершенствования офицерского состава (в Липецке). С 26 октября 1953 года - начальник группы боевого управления командного пункта, помощник начальника штаба по командному пункту, заместитель начальника штаба по боевому управлению и оперативный дежурный по КП Управления командующего войсками ПВО Бакинского округа ПВО. С 9 июля 1975 года генерал-майор авиации С. В. Деменков - в запасе. Жил в городе Харьков (Украина). Умер 4 мая 2003 года.

Награждён орденами: Ленина (28.09.1943), Красного Знамени (13.04.1943, 20.07.1944), Отечественной войны 1-й степени, Отечественной войны 2-й степени (20.01.1943), Красной Звезды (16.08.1942, ...), "За службу Родине в Вооружённых Силах СССР" 3-й степени; медалями.