21 липня 2023 року старший солдат Павло Демчук призваний на військову службу по мобілізації, на особливий період, Рівненським районним територіальним центром комплектування та соціальної підтримки у 6 прикордонний загін. 29 листопада 2023 року прибув для подальшого проходження служби з 6 прикордонного загону у 7 прикордонний загін.

З квітня по липень 2024 року перебував в складі прикордонної комендатури швидкого реагування «Шквал» в оперативно-тактичного угруповання «Харків» в районі населеного пункту Вовчанськ Харківської області. 

В період активних наступальних дій ворога, з 10 по 13 травня 2024 року в умовах артилерійських обстрілів та штурмів піхоти противника приймав участь у відбитті ворожих атак на вогневій позиції вогневій позиції «Крейдова гора». Здійснював вогневе прикриття групи евакуації поранених, а також забезпечив своєчасну подачу боєкомплектів своїм побратимам.

16 травня 2024 в районі населеного пункту Вовчанськ Харківської області в одному з будинків пілотами безпілотних літальних апаратів було виявлено накопичення боєкомплектів та ворожої піхоти, яка активно доставляла до будівлі ящики з боєприпасами. Розрахунком станкового протитанкового гранатомета-9 в складі якого виконував бойове завдання старший солдат Павло Демчук було завдано вогневого удару по цілі, внаслідок чого знищено 5 противників та тимчасовий склад боєприпасів.

В період з серпня по жовтень 2024 року приймав участь у здійсненні заходів національної безпеки та оборони з республікою білорусь. 

З жовтня по грудень 2024 року в складі прикордонної комендатури швидкого реагування «Шквал» виконував бойові завдання в батальйонному районі оборони в оперативному підпорядкуванні оперативно-тактичного угруповання «Старобільськ». Під час виконання бойових завдань проявив найкращі бойові якості. Здійснював корегування вогню артилерії та попередження бійців на вогневих позиціях про наближення та маневри штурмових груп та бронетехніки противника.

14 листопада 2024 року перебуваючи на вогневій позиції «Колорадо-20» під ворожим мінометним обстрілом та вогнем стрілецької зброї старший солдат Павло Демчук утримував позицію, наносив втрати атакуючим групам противника. Під час бою особисто знищив двох військовослужбовців рф.

05 листопада 2024 року у районі населеного пункту Білогорівка Луганської області за координатами які надали пілоти безпілотних літальних апаратів старшим солдатом Коцуром було завдано вогневого удару, в результаті якого знищено до 5 солдатів противника.

18 грудня 2024 року противник здійснив два удари FPV дроном по спостережному пункті «Колорадо-6/1» в районі населеного пункту Білогорівка Луганської області, старший солдат Павло Демчук від отриманих поранень не сумісних з життям, героїчно загинув. Тіло героя залишилось на позиції. Провести евакуацію тіла можливості не було у зв’язку з інтенсивними бойовими діями.

З 28 грудня 2024 року старший солдат Павло Демчук був виведений у розпорядження начальника 7 прикордонного та числився як безвісти зниклий. 15 квітня 2025 року було здійснено евакуацію до точки «Сенс» тіластаршого солдата Павла Демчука.

21 квітня 2025 року старший солдат Павло Демчук урочисто похований у селі Рисв’янка Рівненського району Рівненської області.

За мужність і самовідданні дії, виявлені під час виконання бойових завдань із забезпечення захисту незалежності та територіальної цілісності України, старший солдат Демчук Павло Олексійович нагороджений орденом «За мужність» III ступеня (посмертно).