Demi Moore teve uma dura infância. Seu pai, Charles Harmon, deixou sua mãe pouco antes de Demi nascer, depois de um efêmero casamento de dois meses. Sua mãe, Virginia casou-se com Danny Guynes, um vendedor de anúncios, devido a isto a família trocava frequentemente de local. Demi cresceu num ambiente turbulento e teve que conviver com uma infância pobre, alcoolismo na família, divórcio e o suicídio de seu padrasto quando tinha apenas 18 anos. Uma influência positiva na sua vida para se tornar atriz foi de uma vizinha que também viria a fazer sucesso, Nastassja Kinski.
Em 1987 conheceu Bruce Willis, já divorciada do cantor de rock Freddy Moore com quem havia se casado aos 18 anos (vem dele o sobrenome Moore), rompeu o noivado com o ator Emilio Estevez com a cerimônia de casamento marcada. Em novembro de 1987 casou-se com Bruce Willis, com quem tem três filhas: Rumer, Scout e Tallulah. Atualmente é casada com o ator e ex-modelo Ashton Kutcher.