Recibió su primera educación musical del organista Christoph Knorr en Schlettau, después de lo cual fue durante cinco años corista en el Gymnasium de Zwickau. En 1663 se hizo tutor en la casa de J. C. Ernst, alcalde de Nordhausen. Ernst le permitió que entrara en 1666 a la Universidad de Jena, donde se hizo miembro del importante collegium musicum y estudió música con Adam Drese. En 1669 llegó a ser Kantor y maestro de escuela en Nordhausen, donde permaneció hasta su muerte. En el intelectualmente estimulante ambiente de este Pueblo Imperial Libre pudo desarrollar su talento musical, sobre todo como maestro. El poema que J. J. Meier escribió por su muerte da una idea de la estimación en que era tenido.

Le sucedió su hijo Andreas Demelius como kantor en Nordhausen; por otra parte, Conrad Richard Demelius era organista en la misma iglesia.

En 1686 publicó el llamado "Nordhäusisches Gesangbuch", primer libro de canmciioones de Nordhausen, titulado "Schrifftmässiges Gesangbuch zu nützlichem Gebrauch… der Kirchen-Gemeinden in Northausen", que vio varias ediciones. Con sus tres volumenes de "Deo et juventuti sacrum tirocinium musicum", reunió, como Demantius antes que él y J. R. Ahle algunos años después, el movimiento para la reforma en la enseñanza de la música. La colección "Vortrab der von Christiano Demelio gesetzten Motetten und Arien" fue pensada al parecer como la primera de una serie. Gerber vio en Demelius ‘un talento por la expresión del sentimiento triste', que bien puede haber sido incitado por el Pietismo de su maestro Drese.