Ukończył Wydział Melioracji Wodnych SGGW-AR w Warszawie uzyskując w roku 1973 stopień magistra inżyniera ze specjalizacją torfoznawczą. Po ukończeniu studiów przeszedł praktykę inżynierską w zakresie hydrotechniki, pracując w ENERGOPOL-u, a następnie w Przedsiębiorstwie Budownictwa Wodnego w Warszawie. 
W 1978 roku rozpoczął pracę w Zakładzie Doświadczalnym IMUZ w Biebrzy w charakterze starszego, a potem głównego specjalisty, a w roku 1980 przyjął propozycję pracy w centralnym ośrodku Instytutu w Falentach, w Zakładzie Przyrodniczych Podstaw Melioracji (przekształconym następnie w Zakład Ekorozwoju Przestrzeni Rolniczej), kierowanym przez prof. dr. hab. Henryka Okruszko. 

W 1990 roku obronił pracę doktorską na temat rodzajów torfowisk soligenicznych i dostępności ich zasobów wodnych dla użytków zielonych. Stopień doktora habilitowanego w dyscyplinie kształtowanie środowiska uzyskał w roku 2000, przedkładając rozprawę habilitacyjną pt.: "Gospodarcze i sozologiczne aspekty zróżnicowania torfowisk przy porównywaniu krajobrazów zlodowacenia bałtyckiego i środkowopolskiego". W tym też roku został powołany na stanowisko docenta.

Wraz z przejściem prof. Henryka Okruszko na emeryturę przejął w roku 1996 kierownictwo Zakładu, który został przemianowany na Zakład Ochrony Przyrody Obszarów Wiejskich.

W roku 2007 uzyskał tytuł profesora zwyczajnego nauk rolniczych w dyscyplinie kształtowanie środowiska. Od kwietnia 2008 roku pełni funkcję zastępcy dyrektora IMUZ ds. naukowych.

Prof. dr hab. Wiesław Dembek jest autorem lub współautorem około 150 publikacji i opracowań naukowych w zakresie kształtowania środowiska i ochrony przyrody. Jest poza tym :

• koordynatorem programu statutowego IMUZ: "Zrównoważone użytkowanie i ochrona zasobów naturalnych w warunkach funkcjonowania programów wspierających rozwój rolnictwa i obszarów wiejskich";
• członkiem Państwowej Rady Ochrony Przyrody, gdzie pełni funkcję przewodniczącego Komisji ds. Rolno-środowiskowych;
• przewodniczącym Rady Naukowej Biebrzańskiego Parku Narodowego i członkiem prezydium Rady Kozienickiego Parku Krajobrazowego;
• członkiem Sekcji Kształtowania i Rozwoju Obszarów Wiejskich Komitetu Melioracji i Inżynierii Środowiska Rolniczego PAN.

Pracuje ponadto w charakterze wykładowcy w Prywatnej Wyższej Szkole Ochrony Środowiska w Radomiu. Jest recenzentem projektów badawczych składanych do sekcji Kształtowania i Ochrony Środowiska w Ministerstwie Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz projektów zgłaszanych do Centrum Koordynacji Projektów Środowiskowych. Pracuje również doraźnie jako ekspert w projektach prowadzonych przez rządowe i pozarządowe organizacje zajmujące się ochroną przyrody.

W dniu 14.10.2009 r. został wybrany v-ce przewodniczącym Państwowej Rady Ochrony Przyrody w kadencji 2009-2014