W 1946 r. zdał eksternistyczny egzamin aktorski i trafił do Teatru Wojska Polskiego w Łodzi, a potem studiował jako wolny słuchacz w łódzkiej PWST. W 1949 r. zorganizował warsztaty nowoczesnego teatru socrealistycznego, których efektem była sztuka „Brygada szlifierza Karhana”. W 1950 r. Dejmek został dyrektorem Teatru Nowego, gdzie pracował 12 lat, realizując serię interesujących spektakli – od Reja, przez Wyspiańskiego, po klasykę: Arystofanesa, Szekspira, Czechowa.
W 1962 r. Dejmek objął Teatr Narodowy w Warszawie, gdzie zasłynął inscenizacją „Dziadów” 25 listopada 1967 r., która rozpaliła antyradzieckie nastroje. Sztukę zdjęto z afisza, co wywołało falę protestów, poprzedzających wydarzenia marcowe 1968 r. Dejmka usunięto z partii i zwolniono ze stanowiska. Reżyserował za granicą, a w latach 1974–1979 ponownie sprawował funkcję dyrektora Teatru Nowego w Łodzi, realizując m.in. dramaty Gombrowicza, Mrożka czy sławne „Dialogus de Passione”.
W latach 1981–1995 Dejmek kierował Teatrem Polskim w Warszawie, był szefem ZASP-u oraz działał jako poseł PSL-u i minister kultury. Do teatru powrócił w 1997 r., a w 2001 r. po raz ostatni pojawił się w Łodzi, gdzie wystawił „Sen Pluskwy”. Zmarł 31 grudnia 2002 r. w Warszawie tuż przed premierą „Hamleta”. Został pochowany na cmentarzu Doły. Od 2008 r. Teatr Nowy w Łodzi nosi jego imię.
