Demitra representerade Slovakien vid flera världsmästerskap, World Cup-turneringar samt olympiska turneringar. Vid Olympiska vinterspelen 2010 vann han poängligan för hela turneringen och kom med i turneringens All Star Team.
Död
Demitra var den 7 september 2011 ombord på ett passagerarflygplan som kraschade i staden Jaroslavl klockan 16:05 MSK under en flygning mellan Yaroslavl-Tunoshna Airport (IAR) och Minsk-1 International Airport (MHP).[1] Hans lag Lokomotiv Jaroslavl var på väg till en bortamatch i Minsk. Efter att planet lyfte från flygplatsen kunde det inte nå tillräckligt hög höjd och kraschade in i en ledning innan det störtade i floden Volga.[2]