Родился 16 июля 1928 в Твери. Первое опубликованное стихотворение – Студенту (1948). Окончил Литературный институт им. А.М.Горького (1952). С 1953 – сотрудник газеты «Калининская правда», в 1955–1958 – заведующий отделом комсомольской жизни калининской газеты «Смена», в 1967–1972 (с небольшим перерывом) – работник ЦК ВЛКСМ.
С 1972 редактор, в 1981–1992 – главный редактор журнала «Юность», продолживший либерально-оппозиционную линию издания, начатую в период «оттепели» ее бывшим главным редактором В.П.Катаевым. С 1990-х годов живет в Израиле.
Автор сборников Лирические стихи (1955), Родное (1958), Глазами любви (1962), Солнце в доме (1964), Наедине с совестью (1965), Боль и радость (1973), Рядом ты и любовь (1976), Рождение дня (1978), Азарт (1983; Государственная премия СССР, 1985), отразивших романтически-идеализированное видение мира, комсомольский задор, воспевание лучших человеческих качеств – бескорыстной любви, самоотверженного труда и товарищества.
Простота и даже некоторая обедненность лексики, традиционность ритмического рисунка, банальность изрекаемых истин и образов («В тебе есть что-то неземное... / Ты – словно ангел меж людьми...» – стихотворение Перед тобою и т.п.) способствовали легкости ее усвоения, а доверительная разговорная интонация, мелодическая завершенность («гладкопись») и общезначимость тем (верность в любви и супружестве, вечный долг мужчины перед женщиной – матерью, возлюбленной, вдохновительницей и утешительницей; воспоминания о светлых помыслах юности, отвержение корысти, зависти, лести, расчетливого карьеризма и т.п.) делали стихи Дементьева добротной текстовой основой песенной лирики (Первый вальс, 1961, Баллада о матери, 1973, и др.).
Поэмы Дементьева посвящены главным образом значимым (и официально признанным таковыми) событиям в советской истории: Мужество (1958), Россия (1967), полные, как и целый пласт стихотворений Дементьева (Баллада о верности, 1967; 9 мая 1981 года, 1981; Годовщине Победы, 1983, и др.), размышлений о подвигах фронтовиков, патриотической гордости, скорби о погибших и сломанных жизнях и призывов к миру и согласию. Характерная для социально-политической мобильности и отзывчивой лояльности Дементьева поэма Дорога в завтра (1960) вдохновенно рассказывает о ткачихе Валентине Гагановой, перешедшей бригадиром из передовой бригады в отстающую, чтобы поднять ее до уровня передовой.
Лучшие стихи Дементьева, при всей их несколько слащавой сентиментальности, подкупают искренностью теплого чувства (Не смейте забывать учителей!), с годами – стремлением к психологической углубленности (Друг познается в удаче, Живу то будущим, то прошлым..., Из биографии, Как важно вовремя уйти и др.).
Дементьев – автор сборника рассказов о М.И.Калинине Штрихи большой жизни (1965; к 90-летию «всесоюзного старосты»), переводов с армянского, азербайджанского и абхазского языков, сценариев телевизионных передач.
В 1990-е годы – представитель государственной телерадиокомпании (РТР) в Израиле. Отозван в октябре 2000, по мнению самого Дементьева, за публикацию в газете «Московский комсомолец» стихов, обличающих бесконтрольную власть чиновников в постперестроечной России.