Mylène Demongeot, eigentlich Marie-Hélène Demongeot (* 29. September 1935 in Nizza), ist eine französische Schauspielerin.

Marie-Hélène Demongeot, die Tochter einer Ukrainerin, zog im Alter von 13 Jahren mit ihren Eltern nach Paris, wo sie die Ausbildung an der renommierten Schauspielschule Cours Simon abbrach und Unterricht bei der Schauspielerin Marie Ventura nahm. Sie feierte ihr Filmdebüt mit Léonide Moguys Drama Kinder der Liebe (1953) und zierte zeitgleich aufgrund ihrer Beziehung zu dem Fotografen Henri Coste als Fotomodell die Titelblätter diverser europäischer Magazine. Zum Durchbruch verhalf ihr der belgische Filmregisseur Raymond Rouleau, der sie 1957 neben Simone Signoret und Yves Montand für seinen Spielfilm Die Hexen von Salem (Gemeinschaftsproduktion Frankreich-DDR), einer Adaption Jean-Paul Sartres nach Arthur Millers Drama Hexenjagd, verpflichtete. Die Rolle der Abigail machte sie weltweit bekannt und brachte ihr 1958 eine Nominierung als beste Nachwuchsdarstellerin für den British Academy Film Award sowie zusammen mit Filmpartnerin Simone Signoret den Darstellerpreis auf dem Internationalen Filmfestival von Karlsbad ein.

Nach diesem Erfolg avancierte sie zu einem Sexsymbol der 1950er, 1960er und 1970er Jahre mit internationalen Rollenangeboten. Demongeot war unter anderem als Verführerin von David Niven in der Françoise-Sagan-Verfilmung Bonjour Tristesse (1958) zu sehen und mimte die skrupellose Lady de Winter neben Gérard Barray in einem Zweiteiler um Die drei Musketiere (1961). Im selben Jahr drehte sie auch mit Roger Moore und Jean Marais den Abenteuerfilm Der Raub der Sabinerinnen. Enorme Popularität brachte ihr der Part der Fotografin Hélène in der Fantomas-Trilogie mit Jean Marais und Louis de Funès ein. Mitte der 1980er Jahre, nach Bertrand Bliers Komödie Abendanzug (1986), schien die Karriere der 1,65 Meter großen Schauspielerin zu stagnieren. Sie arbeitete nun überwiegend für das italienische Fernsehen, wo sie in der Big Man-Reihe von Stefano „Steno“ Vanzina neben Bud Spencer erschien. Erst 1994 kehrte sie mit Liliane de Kermadecs Spielfilm La Piste du télégraphe wieder zum französischen Kino zurück, indem sie als Jelena Safonowa in die Rolle der russischen Immigrantin Lisa Alling schlüpfte, die im Jahr 1928 aus Geldnot allein die Heimreise aus den USA über die Beringstraße antrat.

Von 1958 bis 1968 war Demongeot mit dem Pariser Fotografen Henri Coste, von 1968 bis zu seinem Tod mit dem französischen Regisseur und Drehbuchautor Marc Simenon (1939–1999), dem Sohn des bekannten Kriminalschriftstellers Georges Simenon, verheiratet. Das Paar gründete die Filmproduktionsfirma Kangourou, die in den 1970er Jahren unter anderem die gemeinsamen Filmprojekte Pilzgift (1970), L'explosion (1971), J'ai mon voyage! (1973), Der Rücksichtslose (1974) oder Dennis Berrys Die große Ekstase (1975) verwirklichte. 2001 veröffentlichte Demongeot unter dem Titel Tiroirs secrets (dt.: Schubladen-Geheimnisse) ihre Autobiografie.