Ο Ντέμης Νικολαΐδης έκανε τα πρώτα του ποδοσφαιρικά βήματα στην ομάδα του Εθνικού Αλεξανδρούπολης με τον οποίο αγωνίστηκε από τις ακαδημίες μέχρι και τα γήπεδα της Γ’ Εθνικής έχοντας σε 39 εμφανίσεις 14 γκολ προτού μετακομίσει στον Απόλλωνα Αθηνών το 1993. Στο σύλλογο της Ριζούπολης καθιερώθηκε αμέσως βασικός και μαζί με τους Βελέντζα, Barniak και Μήνου τον οδήγησε στις μεγαλύτερες επιτυχίες της ιστορίας του: 4η θέση στο πρωτάθλημα του 1994-95, έξοδος για πρώτη φορά στα κυανόλευκα χρονικά στην Ευρώπη, τελικός Κυπέλλου 1995-96 (όπου ηττήθηκε όμως με το σκορ - ρεκόρ 7-1 από την Α.Ε.Κ.) Ήταν λοιπόν θέμα χρόνου το επόμενο βήμα στην καριέρα του το οποίο ήταν για την ομάδα που αγαπούσε από μικρό παιδί, να πραγματοποιηθεί. Το καλοκαίρι του 1996 και παρά την ασφυκτική πίεση του προέδρου του Απόλλωνα Αλαμάνου να μεταγραφεί στον Ολυμπιακό του Κόκκαλη, συντελέστηκε η μεταγραφή του Ντέμη στην Α.Ε.Κ. την οποία ο ίδιος επιζητούσε σαν τρελός.
Με τα κιτρινόμαυρα αγωνίστηκε για 7 σεζόν, μένοντας για πάντα στις καρδιές όλων των φιλάθλων της ομάδας μας καθώς «κουβάλησε» την ομάδα σε ομολογουμένως δύσκολα χρόνια, τόσο διοικητικά όσο και αγωνιστικά, αποτελώντας τον ηγέτη της και τον επιθετικό που φοβόταν κάθε αντίπαλος. Αποτελεί μέχρι και σήμερα τον πρώτο σκόρερ της Α.Ε.Κ. στα ευρωπαϊκά κύπελλα με 26 γκολ, ενώ ήταν πρώτος σκόρερ των ελληνικών ομάδων στις ευρωπαϊκές διοργανώσεις μέχρι τις 3 Νοεμβρίου του 2011 όταν και τον ξεπέρασε ο Δημήτρης Σαλπιγγίδης.
Το καλοκαίρι του 2003, κρίνοντας πως έδωσε ό,τι μπορούσε να δώσει στην Α.Ε.Κ. αποφάσισε να γευτεί την εμπειρία της ευρωπαϊκής καριέρας φορώντας την φανέλα της Atletico Madrid για μια σεζόν πετυχαίνοντας σε 22 αναμετρήσεις 6 γκολ.
Ο επίλογος της ποδοσφαιρικής του καριέρας ήταν αντάξιος της ποδοσφαιρικής του αξίας και ταιριαστός με την λαμπρή του έως τότε σταδιοδρομία: μετέχοντας στα 4 από τα 6 παιχνίδια του Euro της Πορτογαλίας αποσύρθηκε από την ενεργό δράση με τις δάφνες του Πρωταθλητή Ευρώπης καθώς σε ηλικία μόλις 31 ετών αποσύρεται από την ενεργό δράση, αναλαμβάνοντας την προεδρία της αγαπημένης του Α.Ε.Κ. που «αιμορραγούσε».