Attirée très jeune par le monde de la mode, Vanessa Demouy abandonne ses études à l’âge de 15 ans pour devenir mannequin professionnel après plusieurs années de danse classique. La carrière de la jeune femme est fulgurante et elle obtient de nombreux contrats pour des campagnes publicitaires.

Alors qu’elle rêve de devenir actrice, Vanessa Demouy décroche en 1992 le rôle de Linda dans la sitcom Classe Mannequin diffusée sur M6. Le succès de la série est tel qu’elle reprendra le rôle dans Cœurs Caraïbes en 1995 puis dans Aventures Caraïbes en 1996. Très populaire à cette période, Vanessa Demouy, qui est une touche à tout, s’essaie à la musique et interprète le générique de Classe Mannequin avant de sortir en 1995 son premier album intitulé "Rêve de fille".

Mais c’est au théâtre que Vanessa Demouy se révèle. C’est ainsi qu’elle fait ses premiers pas sur les planches en 2002 dans "Les Monologues du vagin". Elle joue par la suite sous la direction de Philippe Lellouche, son mari de l’époque, dans "Le Jeu de la vérité" en 2005, "Le Jeu de la vérité 2" en 2007, "Boire, fumer et conduire vite" en 2009, ou encore "L’Appel de Londres" en 2014.

En 2002, Vanessa Demouy revient sur le petit écran et casse au passage son image de femme fatale dans Belle à mourir où elle interprète Liana, une tueuse. Pari réussi puisque ce rôle marque un nouveau souffle dans sa carrière télévisuelle. Bénéficiant de nombreuses propositions, on la retrouvera ensuite dans la série Central Nuit sous les traits d’Anne Dumont, un lieutenant de police qu’elle interprètera jusqu’en 2009. Elle fera également des apparitions dans plusieurs autres séries telles que Xanadu, Nina, Camping Paradis et Commissaire Magellan.

Au cinéma, elle figure dans la comédie dramatique Nos plus belles vacances de Philippe Lellouche en 2012, puis dans Le Jeu de la vérité de François Desagnat. En 2017, elle endosse le costume de Lola dans Chacun sa vie de Claude Lelouch puis celui de Yasmine dans Daddy Cool de Maxime Govare. Depuis 2018, Vanessa Demouy s’est imposée dans la série à succès Demain nous appartient grâce à son personnage de Rose Latour.