Mit seinem Serienkillerfilm "Das Schweigen der Lämmer" (1991; fünf "Oscars", darunter für die beste Regie) öffnete er das Kino für eine neue Dimension des Schreckens. Jonathan Demme ging dabei von Hitchcocks tiefenpsychologischen Ansätzen aus und verband sie mit der Schockästhetik der Slasher-Filme zu einer neuen Sicht auf die Abgründe menschlicher Psyche. Die Geschichten des kannibalistischen Massenmörders Dr. Hannibal Lecter (Anthony Hopkins) und der FBI-Schülerin Clarice Starling (Jodie Foster), die im Austausch von Informationen und Seelengeheimnissen Verbündete werden, wurde der erfolgreichste Film in der Karriere des 1944 geborenen Regisseurs.
Demme hatte als Schüler von Roger Corman mit Drehbüchern für einige Exploitation Movies (u. a. mit Pam Grier) angefangen und mit "Das Zuchthaus der verlorenen Mädchen" 1975 in der Regie debütiert. Er versuchte sich mit dem Thriller "Tödliche Umarmung" (mit Roy Scheider) an Hitchcock-Themen und mit der satirischen Komödie "Melvin und Howard" ("Oscar" für das beste Drehbuch) beleuchtete er eine Episode im mysteriösen Leben des Multimillionärs Howard Hughes (Jason Robards). Sein Konzertfilm "Stop Making Sense" trug wesentlich zum Ruhm der Band "Talking Heads" und ihres Leadsängers David Byrne bei.
Nach Musikvideos wandte sich Demme erneut dem Thriller zu und verband in geschickter Weise Road Movie, Yuppie-Komödie und Erotik in "Gefährliche Freundin", einem der Hauptwerke der 1980er Jahre, in dem Melanie Griffith als Vamp Lulu den biederen Finanzberater Charles (Jeff Daniels) in eine Reise in ihre Vergangenheit entführt, die beider Leben verändert. Demmes Gewalt- und Sex-Trip ist weniger hermetisch als der parallel entstandene "Blue Velvet" von David Lynch. Nach der Gangsterfilmfarce "Die Mafiosi-Braut" und dem "Lämmer"-Erfolg (der zehn Jahre später zu einer von Ridley Scott inszenierten Fortsetzung führte) widmete sich Demme in "Philadelphia" einem Justiz-Drama und behandelte erstmals in einem Hollywoodfilm für das breite Publikum das Thema Aids ("Oscar" für Hauptdarsteller Tom Hanks). Seine Verfilmung des Romans "Menschenkind" der Literaturnobelpreisträgerin Toni Morrison wurde hingegen ein finanzielles Debakel.
2002 folgte die Krimikomödie "Die Wahrheit über Charlie" mit Mark Wahlberg als trügerischen Retter und Thandie Newton als verunsicherte Witwe. Mit dem Gotham Award wurde sein 2003 entstandener Dokumentarfilm "The Agronomist" ausgezeichnet, der von den demokratischen Bestrebungen in Haiti berichtet. In "Der Manchurian Kandidat" (2004) deckt ein Golfkriegveteran (Denzel Washington) eine politische Verschwörung auf, hinter der ein internationales Unternehmen steht. Nach den Dokumentarfilmen "Neil Young: Heart of Gold" und "Jimmy Carter Man from Plains" - letzterer wurde 2007 mit dem FIPRESCI Preis geehrt - erhielt er 2008 für sein Filmdrama "Rachel Getting Married" eine Einladung zu den Filmfestspielen in Venedig.
Demme hat sich auch als Produzent von Dokumentarfilmen mit politischem Inhalt und brisanten Themen (über Haiti, Kambodscha, die Befreiungstheologie) einen Namen gemacht.
Die Malerin Joanne Howard war seine erste Frau, mit der er drei Kinder hat. Seine zweite Ehe mit der Regisseurin und Produzentin Evelyn Purcell endete ebenfalls in der Scheidung.