২০১৩ সালের ১০ই মে লোভাটো তার চতুর্থ অ্যালবাম, "ডেমি" প্রকাশ করেছিলেন, তিনি এই অ্যালবামটির জন্য সিন্থপপ এবং বাবলগম পপ থেকে অনুপ্রাণিত হয়ে গান রেকর্ড করেছিলেন, যা এই অ্যালবামের গানগুলোতে পরিলক্ষিত হয়। সমালোচকরা এই অ্যালবামটিকে সাধারণত ইতিবাচক প্রতিক্রিয়া দিয়েছিলেন। যদিও দ্য নিউ ইয়র্ক টাইমসের জন কারমাইকেল এই অ্যালবামটিতে লোভাটোর মজার রুপান্তর লক্ষ্য করেছেন, এন্টারটেইনমেন্ট উইকলি অনুযায়ী এই অ্যালবামটিতে লোভাটোর কম পরিপক্ক প্রতিচ্ছবি ফুটে উঠেছে। বিলবোর্ড ২০০-এ এই অ্যালবামটি ৩ নম্বর স্থানে অভিষেক করেছিল, এটি মুক্তির প্রথম সপ্তাহে ১,১০,০০০ কপিরও বেশি বিক্রিত হয়েছিল; যার মাধ্যমে এটি লোভাটোর ক্যারিয়ারে প্রথম সপ্তাহে সবচেয়ে বেশি বিক্রিত অ্যালবামে পরিণত হয়েছিল। এই অ্যালবামটি আন্তর্জাতিকভাবেও সফলতা অর্জন করেছিল; নিউজিল্যান্ড, স্পেন এবং যুক্তরাজ্যর মতো দেশগুলোতে এই অ্যালবামটি শীর্ষ ১০-এর মধ্যে অবস্থান করেছিল এবং এই অ্যালবামটি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে "স্বর্ণ" হিসেবে প্রত্যয়িত হয়েছিল।

১১ই জুনে, লোভাটো আইবুকসে "ডেমি" নামে একটি ই-বুক প্রকাশ করেছিল। "ডেমি" অ্যালবামে তার মূল গান, "হার্ট অ্যাটাক", বিলবোর্ড হট ১০০-এ ১২ নম্বর স্থানে অভিষেক করেছিল। এই গানটি মুক্তির প্রথম সপ্তাহে ২,১৫,০০০ কপির বেশি বিক্রিত হয়েছিল। এই গানটি পরিশেষে শীর্ষ ১০-এর মধ্যে অবস্থান করেছিল (যেটি মার্কিন টপ ১০-এ লোভাটোর তৃতীয় গান ছিল)। এই গানটি একই সাথে যুক্তরাজ্য, অস্ট্রেলিয়া এবং ইউরোপেও সফলতা অর্জন করেছিল। এই অ্যালবামের দ্বিতীয় গান, "ম্যাড ইন দ্য ইউএসএ" বিলবোর্ড হট ১০০-এর সর্বোচ্চ ৮০ নম্বর স্থান দখল করেছিল। "ডেমি" অ্যালবামের তৃতীয় গান, "নিয়ন লাইটস", বিলবোর্ড হট ১০০-এর সর্বোচ্চ ৩৬ নম্বর স্থান দখল করেছিল এবং মার্কিন হট ডান্স ক্লাব সঙ্গীতে ১ নম্বর স্থান দখল করেছিল। এই অ্যালবামের চতুর্থ গান; "র‍্যালি ডোন্ট কেয়ারে" লোভাটোর সাথে শের লয়েড গান পরিবেশন করেছেন, এই গানটি লোভাটোর তৃতীয় গান হিসেবে ইউএস ডান্স চার্টে স্থান পেয়েছিল এবং বিলবোর্ড হট ১০০-এর ৯৮ নম্বর স্থানে অভিষেক করেছিল, অতঃপর সর্বোচ্চ ২৬ নম্বর স্থানে উঠেছিল।

লোভাটো পরে তার চতুর্থ অ্যালবাম "ডেমির" অন্য একটি সংস্করণ প্রকাশ করেছিলেন; যেখানে তিনি ৭টি নতুন গান সংযুক্ত করেছিলেন; যার মধ্যে ৪টি সরাসরি অনুষ্ঠানের গান এবং ৩টি স্টুডিও রেকর্ডিং ছিল। এই অ্যালবামের আপ নামক একটি গানে লোভাটো অলি মার্সের সাথে গান পরিবেশন করেছিলেন। লোভাটো "হার্ট বাই হার্ট"-এর মাধ্যমে অ্যালবামে অবদান রেখেছেন।

লোভাটো "গ্লি"-এর ৫ম আসরে কমপক্ষে ৬টি পর্বে অভিনয় করার পরিকল্পনা করেছিলেন, কিন্তু তিনি উক্ত আসরে মাত্র ৪টি পর্বে অভিনয় করেছিলেন। তিনি উক্ত অনুষ্ঠানে দানি চরিত্রে অভিনয় করেছেন, যেটির তিনি একজন সংগ্রামী নিউ ইয়র্ক ভিত্তিক শিল্পীর চরিত্র ছিল, যিনি রাশেল বেরি (লি মিশেল) ও সান্টানা লোপেজের (নায়া রিভেরা) বন্ধু এবং তিনি নতুন সহকর্মী এডাম ল্যামবার্টের চরিত্রের সাথে সম্পর্কে ছিলেন। লোভাটো এই আসরের দ্বিতীয় পর্বে অভিষেক করেছিলেন, যেটি ৩রা অক্টোবর তারিখ হতে প্রচার করা শুরু হয়েছিল। ১৯শে নভেম্বরে, তিনি "স্টেয়িং স্ট্রং: ৩৬৫ ডেস এ ইয়ার" নামে একটি বই প্রকাশ করেছিলেন, যেটি দ্য নিউ ইয়র্ক টাইমস-এ সবচেয়ে বেশি বিক্রিত হওয়া বইয়ের তালিকায় শীর্ষস্থান দখল করেছিল। অতঃপর লোভাটো তার একটি স্মৃতিকথা লিখবেন বলে জানিয়েছিলেন, যা এখন পর্যন্ত প্রকাশিত হয়নি।
২০১৩ সালে ২৯শে সেপ্টেম্বরে, তিনি তার আসন্ন নিয়ন লাইটস সফর ঘোষণা করেছিলেন (যার অধীনে তিনি একবার কানাডায় ভ্রমণ করেছিলেন), যেটি ২০১৪ সালের ৯শে ফেব্রুয়ারি শুরু এবং ১৭ই মে শেষ হয়েছিল। একই বছরের ২১শে অক্টোবরে, তিনি ডিজনির চলচ্চিত্র "ফ্রোজেনের" জন্য "লেট ইট গো" গানে কণ্ঠ দিয়েছিলেন, যেটি ২৭শে নভেম্বর থিয়েটারে মুক্তি পেয়েছিল এবং এই গানটিকে চলচ্চিত্রের অ্যালবামের একটি গান হিসেবে প্রচারণা করা হয়েছিল। এই গানটি মার্কিন বিলবোর্ড হট ১০০-এর সর্বোচ্চ ৩৮ নম্বর স্থান দখল করেছিল এবং প্রায় ২০ সপ্তাহ উক্ত চার্টে অবস্থান করেছিল। ২০১৩ সালের ১৮ই ডিসেম্বরে, লোভাটো নিশ্চিত করেন যে তিনি আর "দ্য এক্স ফ্যাক্টরের" সাথে কাজ করবেন না। ২০১৪ সালের ১৮ই মে, দ্য ভ্যাম্পসের প্রথম অ্যালবাম, "মিট দ্য ভ্যাম্পসের" চতুর্থ গান "সামবডি টু ইউতে" লোভাটো কণ্ঠ প্রদান করেছিলেন। একই বছরের ২৯শে মে, তিনি তার চতুর্থ কনসার্ট সফর (এবং প্রথম বিশ্ব সফর, যেটি ২৫টি শহরে আয়োজন করা হয়েছিল) "ডেমি ওয়ার্ল্ড ট্যুর" শুরু করেছিলেন, যেটি উত্তর আমেরিকায় তার প্রথম সফর ছিল। ২০১৪ সালের নভেম্বর মাসে, লোভাটো এনরিক ইগলেসিয়াসের সাথে "সেক্স এন্ড লাভ ট্যুরের" একটি অনুষ্ঠানে গান পরিবেশন করেছেন। একই সাথে তিনি তার অনেকদিনের বন্ধু নিক জোনাসের সাথে "নিক জোনাস" অ্যালবামের "আভালাঞ্চে" নামক গানে কাজ করেছেন, এই গানটি ২০১৪ সালের নভেম্বর মাসে মুক্তি পেয়েছিল। লোভাটো অলি মার্সের চতুর্থ স্টুডিও অ্যালবাম, "নেভার বিন বেটারের" দ্বিতীয় গান "আপে" কণ্ঠ দিয়েছিলেন।

২০১৪ সালের ডিসেম্বর মাসে, লোভাটো ডেভন বাই ডেমি নামক ত্বকের যত্নশীল পণ্য উদ্বোধন করেছিলেন। ২০১৪ সালের ২৪শে ডিসেম্বরে, তার ভক্তদের জন্য বড়োদিন উৎসবের উপহার হিসেবে তিনি তার গান "নাইটিঙ্গলের" মিউজিক ভিডিও প্রকাশ করেছিলেন।

২০১১-২০১২: আনব্রোকেন এবং দ্য এক্স ফ্যাক্টর
২০১৭: টেল মি ইউ লাভ মি
স্টুডিও অ্যালবাম
২০১৩-২০১৪: ডেমি এবং গ্লি