Demetrije Paleolog (grčki Δημήτριος Παλαιολόγος, Dēmḗtrios Palaiológos, latinizirano Demetrius Palaeologus), grčki despot na Peloponezu od 1449. do 1460 (?, prva polovica XV. st. – Adrianopol, danas Edirne, Turska, 1470. ili 1471). Brat cara Ivana VIII. i Konstantina XI. U nastojanju da zasjedne na bizantsko prijestolje, u više je navrata tražio pomoć od Osmanlija. Od 1453. bio osmanski vazal. Njegovo držanje znatno je olakšalo sultanu osvajanje Bizanta. Godine 1460. napao ga je sultan Mehmed II., kojemu je potom dao kćer za ženu. Poslije je pao u nemilost pa se povukao u samostan. Bio je protivnik crkvene unije postignute na koncilu u Firenci 1439.
