Michał Dembek jest absolwentem Państwowej Wyższej Szkoły Teatralnej w Krakowie. Na dużym ekranie zadebiutował w 2005 roku, a szeroką rozpoznawalność przyniosły mu role w popularnych serialach telewizyjnych, takich jak 'Barwy szczęścia', 'Przyjaciółki' czy 'Komisarz Alex'. Często gra postacie detektywów, policjantów lub mężczyzn o twardym, nieco zagadkowym charakterze. Oprócz pracy przed kamerami regularnie występuje także na deskach teatrów.