1973 yılında Palu’da doğdu, ilkokul ve liseyi burada bitirdi.
Lise sonrasında 9 Eylül Üniversitesi Deniz İşletmeciliği ve Yönetimi Yüksekokulu’nda okumaya hak kazanan Demirtaş, iki yıl okuduğu bu bölümden politik gerekçeler nedeniyle ayrılmak zorunda kaldı. Ardından bir kez daha girdiği üniversite yerleştirme sınavında Ankara Üniversitesi Hukuk Fakültesi’ni kazandı ve başkente taşındı.
Hukuk Fakültesi’nden mezun olduktan sonra bir süre serbest avukatlık yaptı. Ardından İnsan Hakları Derneği’nin Diyarbakır Şube yönetiminde görev aldı. Dönemin İHD Başkanı Osman Baydemir’in belediye başkanı seçilmesinin ardından, İHD Diyarbakır Şube Başkanlığı’na seçildi. Dernek, Demirtaş’ın başkanlığı döneminde, faili meçhul cinayetlerin üzerine giden bir politika izledi. Aynı dönemde, Türkiye İnsan Hakları Vakfı ve Uluslararası Af Örgütü Diyarbakır Şubesi derneklerinin kurucuları arasında yer aldı.