17 Ağustos 1985'te Bursa'da doğdu. Tayfun Akgün'ün antrenörlüğünde Enkaspor'un atleti olan Sema Aydemir, 400m engelli yarışlarıyla tanındı. Sema Aydemir geçmiş yıllarda heptatlon branşında boy gösterdi. Londra 2012 Yaz Olimpiyat Oyunları'nda 4x400m bayrak yarışında yarışma hakkını elde etti. 400m engelli branşında en iyi derecesini 6 Haziran 2012 tarihinde Ankara'da yapılan yarışta 56.62sn'lik derecesiyle elde etti.
Sema Aydemir, 2004 Atina Olimpiyat Oyunları'nda bronz madalyası bulunan Türk çekiç atma sporcusu Eşref Apak ile 2016 yılında boşandı. Çiftin Ali isminde bir çocukları bulunuyor.