Чех по происхождению. Во время Второй мировой войны участвовал в движении сопротивления. Боец Армии Крайовой с 1943 года.
В 1946 году экстерном сдал экзамены по специальности драматический актёр. В 1947 году дебютировал на театральной сцене. В 1949 году поступил в Киношколу в Лодзи. Играл на сценах театров Жешува, Еленей-Гуры и Лодзи.
В 1949‒1961 годах — организатор и руководитель «Театра Новы» в Лодзи, где поставил: «Бригада шлифовальщика Каргана» Кани (1949), «Гроза» Островского (1952), «Баня» Маяковского (1954), «Юлий Цезарь» Шекспира (1960), мистерию «История о преславном воскресении господнем» Миколая из Вильковецка (1961) и др.
В 1962‒1968 годах — директор и художественный руководитель Национального театра в Варшаве.
Среди значительных постановок в этом театре ‒ «Слово о Якобе Шеле» Ясеньского (1962), где органически объединены традиции народного площадного зрелища и революционного агитационного театра. Актуальным публицистическим звучанием характеризуются спектакли «Кордиан» Словацкого (1965), «Наместник» Хоххута (1966).
25 ноября 1967 года в честь празднования 50-летия Октябрьской революции поставил спектакль по поэме Адама Мицкевича «Дзяды», который властями ПНР был признан как «антироссийский» и «антисоветский», и первый секретарь ЦК Польской объединённой рабочей партииВладислав Гомулка публично обрушился на создателей постановки. 30 января 1968 года спектакль был снят с показа. Это решение вызвало студенческие протесты и демонстрации, предшествовавшие мартовским событиям 1968 года. Казимеж Деймек был исключен из Польской объединённой рабочей партии (в которой он состоял с 1951 года), а затем уволен с должности директора Национального театра.
В 1969 году в варшавском театре «Атенеум» поставил пьесу А. П. Чехова «Дядя Ваня», создав спектакль большой драматической силы.
В 1981—1995 годах он был директором и художественным руководителем Польского театра в Варшаве, где поставил, среди прочего пьесы С. Мрожека: «Посол» (1981 и 1987), «Вацлава» (1982), «Летний день» (1984), «Контракт» (1986), «Портрет» (1987) и «Счастливое событие» (1993).
К. Деймек ‒ ученик Л. Шиллера, развивал принципы монументального по форме театра, насыщенного большим социальным содержанием.
Был избран депутом Сейма от Польской крестьянской партии (1993—1997). В 1993—1996 годах работал министром культуры и искусства Польши.