Ba, futbola amatör olarak 2001 yılında Montrouge takımının altyapısında başladı.

2005-06 sezonunda Fransa Üçüncü Ligi ekiplerinden Rouen'le anlaşarak bu takımda profesyonel oldu.

2006-07 sezonu öncesinde üç yıllığına Mouscron'la sözleşme imzaladı. Ancak yaşadığı sakatlıklar nedeniyle beklentileri karşılayamayınca 29 Ağustos 2007'de 2. Fußball-Bundesliga takımlarından 1899 Hoffenheim'a transfer oldu.

Hoffenheim'da ilk maçına 3 Eylül 2007 tarihinde Freiburg karşısında çıkarken, ilk golünü 16 Eylül 2007'de Osnabrück ile oynanan ve 3-1 kazanılan maçta attı.

Ba, ikinci ligde Chinedu Obasi ile birlikte attığı 12 golle Hoffenheim'ın Bundesliga'ya çıkmasında önemli rol oynadı.
Bundesliga'daki ilk sezonunda Vedad Ibisevic ile başarılı bir ortaklık oluşturan Ba, bu futbolcunun sakatlanıp sezonu kapatmasıyla takımının hücum hattını sırtladı. 21 Şubat 2009 tarihli 3-3 biten maçta Stuttgart'a karşı üç gol atarak hatrick yaptı.

Hoffenheim'daki performansı ile dikkatleri üzerine çeken Ba, West Ham United'a transfer oldu. Ancak West Ham küme düşme hattından çıkamadı ve ligi son sırada bitirdi. Ligin ikinci yarısında gelmesine rağmen takımının o sezon en çok gol atan oyuncusu oldu. 2011-2012 ana transfer sezonunda Newcastle United, Ba'yı serbest kaldığı için para vermeden aldı.

4 Ocak 2013 Tarihinde 7 milyon pound karşılığında 3,5 Yıllığına Chelsea ile anlaştı. Ba Chelsea tarihinin ilk Senegalli oyuncusu oldu. Yeni takımında 19 numaralı formayı giyen Ba, Chelsea'de ilk maçına 5 Ocak 2013 tarihinde FA Cup'ın üçüncü turunda Southampton'a karşı çıktı. Chelsea'nın 5-1 kazandığı maçta 2 gol atarak iyi bir başlangıç yaptı.

Beşiktaş Kulübü, 16 Temmuz 2014 tarihinde Demba Ba'nın transferi için, kulübü Chelsea ile görüşmelere başlandığını borsaya bildirdi.

Fransa vatandaşlığı da olan Ba, 2007 yılından beri Senegal Millî Takımı'nın formasını giymektedir.