1960 yılında Elazığ’da doğdu. 1982 yılında İTÜ’den uçak mühendisi olarak mezun oldu. 1984’te aynı üniversiteden uçak mühendisliği dalında yüksek lisans derecesi aldı. Bursa Uludağ Üniversitesi makine mühendisliği bölümünde ve İTÜ Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi’nde araştırma görevlisi olarak çalışmalar yaptıktan sonra 1985 yılında ABD’ye yüksek lisans ve doktora öğrenimi için gitti. Michigan Üniversitesi’nde Uygulamalı Mekanik dalında, Purdue Üniversitesi’nde Uzay ve Havacılık dalında yüksek lisans yaptı ve 1992’de Washington State Üniversitesi’nde Makine Mühendisliği alanında doktora derecesi aldı. 1992’den 2003 yılına kadar Kanada’da Victoria Üniversitesi, Suudi Arabistan’da Kral Suud Üniversitesi, ABD’de Washington State Üniversitesi, Kuzeybatı Pasifik Araştırma Laboratuvarları, Malzeme Araştırma Enstitüsü gibi üniversite ve araştırma kuruluşlarında öğretim üyesi ve araştırmacı olarak görev yaptı. 1997’de Uçak Elemanları ve Malzemesi dalında Doçentlik ünvanı aldı.
2003 yılı sonunda Eğitim Başkanı olarak THY Anonim Ortaklığında göreve başladı. 2005 yılında Teknik’ten sorumlu Genel Müdür Yardımcısı, Mayıs 2006 yılında ayrı bir tüzel kişiliğe kavuşturulan THY Teknik A.Ş.’ ye Genel Müdür olarak atandı ve bunun yanı sıra Yönetim ve İcra Kurulu Başkan vekilliklerini ifa etti. 2013 yılında Profesörlük ünvanı aldı. THY grup ortaklıkları olan Türk Motor Merkezi (TEC- Turkish Engine Center), Goodrich THY Teknik Goodrich Servis Merkezi (GTTSC- Goodrich Turkish Technic Service Center), Türk Koltuk Şirketi (TSI -Turkish Seat Industries), Uçak Motoru ve Gaz Tribünü Bakım Merkezi (TURKBINE) şirketlerinde Yönetim Kurulu Başkanı ve Türk Kabin İçi (TCI-Turkish Cabin Interior) şirketinde yönetim kurulu üyesi olarak görev yaptı.
Nisan 2014’te Savunma Sanayi Müsteşarlığına atandı. Savunma Sanayi Müsteşarı olarak Türkiye’de birçok savunma sanayii projesinin tamamlanmasını ve yeni projelerinbaşlatılmasını sağladı. Demir; Cumhurbaşkanı Recep Tayyip Erdoğan’ın öncülüğünde tavizsiz, yerli ve milli bir savunma sanayii idealini hayata geçirmek üzere yeni yapılanmalarla tedarik ve modernizasyon süreçlerini “İstiklal ve İstikbalimiz İçin” sloganı ile yürütmektedir.
Savunma Sanayii Müsteşarlığı, 2017 yılında gerçekleştirilen düzenleme ile Cumhurbaşkanı’na bağlanmış, Temmuz 2018’de ise T.C. Cumhurbaşkanlığı Savunma Sanayii Başkanlığı olarak yeniden yapılandırılmış olup, Prof. Dr. İsmail Demir, T. C. Cumhurbaşkanlığı Savunma Sanayii Başkanı olarak görevine devam etmektedir. Demir, ayrıca Ocak 2019’da Cumhurbaşkanlığı Kararıyla Türk-Japon Bilim ve Teknoloji Üniversitesi Konseyi Üyeliğine atanmış, Ağustos 2019’da ise aynı üniversitenin Konsey Başkanlığına seçilmiştir.
Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı Mütevelli Heyeti Üyesi olan Prof. Dr. İsmail Demir, Nisan 2020’de Cumhurbaşkanlığı kararıyla TSKGV Yönetim Kurulu Üyeliğine seçilmiştir.
Çeşitli uluslararası dergi ve konferanslarda kompozitmalzemeler, çatlak mekaniği, teorik ve nümerik elastik modellemeler, mikro elektromekanik konularında çok sayıda makalesi yayımlanan Demir, evli ve dört çocuk babasıdır.
