Через год после рождения Дмитрия его отец получил квартиру в Липецке, а в 1963 году семья Харатьянов переехала в город Красногорск Московской области, где артист живёт до сих пор. Когда Дмитрию было шесть лет отец ушёл из семьи.
В старших классах средней школы Дмитрий увлекался спортом (хоккей, футбол), занимался музыкой и играл на гитаре в школьном ансамбле.
Харатьян только на четверть является армянином. Но при получении первого советского паспорта в возрасте шестнадцати лет он настоял на том, чтобы в графу «национальность» было вписано «армянин».
В 1982 году Харатьян окончил Высшее театральное училище (институт) имени М. С. Щепкина при Государственном академическом Малом театре России в Москве (курс известных педагогов Михаила Ивановича Царёва и Риммы Гавриловны Солнцевой).
В 1984 году, в возрасте двадцати четырёх лет, когда Дмитрий Харатьян уже был женат и у него родилась дочь, он был призван на военную службу в ряды внутренних войск МВД СССР. Актёр служил в пожарной охране Москвы, в пожарной части № 19 (войсковая часть № 5103) на Ярославском шоссе.
На протяжении всей своей актёрской карьеры Харатьян снялся более чем в восьмидесяти фильмах и продолжает сниматься по настоящее время.
С 2005 года он является президентом Фестиваля визуальных искусств в детском оздоровительном центре «Орлёнок», с этого же года возглавляет Фестиваль «Премьера Подмосковья».
В августе 2013 года в Красногорском районе Московской области открылась театральная студия «Школа гардемаринов» под руководством Харатьяна.
Ещё будучи школьником, Дмитрий Харатьян дебютировал в кино в одной из главных ролей в фильме «Розыгрыш» режиссёра Владимира Меньшова, попав на пробы на «Мосфильм» по сути дела случайно — его позвала на студию знакомая девочка. Но из всех претендентов на роль ученика 9-го «Б» класса Игоря Грушко режиссёр выбрал именно Дмитрия. Эту картину, вышедшую на советские экраны в 1976 году, зрители встретили очень тепло, а актёр Дмитрий Харатьян обрёл всесоюзную известность.[источник не указан 1219 дней]
Однако, провалив после окончания школы экзамены в Щукинское училище, Дмитрий отправился в геологическую экспедицию, и лишь в 1978 году поступил в Высшее театральное училище имени М. С. Щепкина. Учился на курсе известных педагогов Михаила Царёва и Риммы Солнцевой. Окончив театральный вуз в 1982 году, Харатьян продолжал сниматься в кино, из-за чего упустил возможность быть распределённым от института на работу в театр, поэтому ему пришлось стать киноактёром.
В 1983 году на экраны вышел фильм «Зелёный фургон» с Харатьяном в главной роли. Фильм имел большой зрительский успех. В этом фильме Дмитрий Харатьян впервые запел, исполнив песни композитора Максима Дунаевского «Двадцатый год» и «Ты где, июль?» (в фильме «Розыгрыш» за героя Харатьяна пел другой исполнитель).
Следующий профессиональный успех пришёл к актёру в 1987 году. В историко-приключенческом фильме Светланы Дружининой «Гардемарины, вперёд!» он исполнил одну из главных ролей — Алёши Корсака, в одночасье превратившись в кинокумира. В том же году режиссёр Георгий Юнгвальд-Хилькевич дважды приглашал Харатьяна на пробы в Одессу на роль молодого Эдмона Дантеса в картине «Узник замка Иф», но после оглушительного успеха «Гардемаринов» актёр на какое-то время чересчур увлёкся алкоголем, вследствие чего не смог сниматься, и роль исполнил Евгений Дворжецкий. Однако же, спустя несколько лет, Юнгвальд-Хилькевич всё же снял Харатьяна в роли французского короля Людовика XIV в двух других своих картинах — «Тайна королевы Анны, или Мушкетёры тридцать лет спустя» и «Возвращение мушкетёров, или Сокровища кардинала Мазарини».
В числе основных режиссёров в своей творческой биографии Харатьян до сих пор называет трёх: Владимира Меньшова, Светлану Дружинину и Георгия Юнгвальд-Хилькевича.
Начало 1990-х годов стало для актёра творчески насыщенным — помимо прочих работ, он снимался в продолжении «Гардемаринов», в комедиях Леонида Гайдая, у которого впервые играл в картине «Частный детектив, или Операция „Кооперация“», в детективной ленте «Чёрный квадрат», где его партнёром был Виталий Соломин, сыграл главную роль.
По итогам ежегодного опроса зрителей журналом «Советский экран» Харатьян был признан лучшим актёром в СССР 1990 и 1991 годов.
В 1995 году после не очень удачной полосы в личной жизни актёр вместе с друзьями — актрисой Мариной Левтовой и её мужем режиссёром Юрием Морозом — открыл клуб «Кино». В этом же году он исполнил роль графа де Ла Моль в многосерийной телевизионной экранизации романа А. Дюма «Королева Марго», записал и выпустил два музыкальных компакт-диска — «Склонность к дождю» и «Здравствуй, если ты далеко…».
В 1996 году Дмитрий Харатьян впервые вышел на театральную сцену — в роли бродячего работяги Джорджа Милтона в антрепризном драматическом спектакле «Люди и мыши» по повести Джона Стейнбека «О мышах и людях», поставленном режиссёром Михаилом Горевым на сцене «Под крышей» Театра имени Моссовета, а спектакль был признан лучшим и наиболее ярким театральным событием года.
В 2000—2001 годах был ведущим программы о детских фестивалях «Страна Фестивалия», шедшей на каналах «Прометей АСТ» и «Культура». В 2004 году актёр вёл реалити-шоу «12 негритят» на телеканале ТНТ.
В 2007 году сыграл роль Души поэта в рок-опере «Идут белые снеги». Премьера рок-оперы, созданной композитором Глебом Маем на стихи Евгения Евтушенко, состоялась в декабре 2007 года на сцене СК «Олимпийский». Спектакль при постоянном участии Харатьяна проехал с концертами по России.
В 2008-м году 14 декабря и 21 декабря на телеканале «ТВР» вёл программу «Званая ночь». В 2009 году вместе с Ольгой Орловой участвовал в третьем сезоне музыкального телешоу «Две звезды» на российском «Первом канале», где завоевал третье место.
Дмитрий Харатьян с композитором и режиссёром Еленой Суржиковой (справа), певицей Оксаной Науменко и Максимом Фёдоровым. Ноябрь 2010
С 2009 года по настоящее время является ведущим международного музыкального фестиваля «Легенды Ретро FM» в паре с Татьяной Веденеевой.
В ноябре 2010 года Харатьян принимал участие в творческом вечере певицы Оксаны Науменко «Зажги звезду своей души», посвящённом Виктору Дорохину и Людмиле Янсон, в постановке режиссёра Елены Суржиковой.
С 2010 по 2011 год был ведущим программы «Добрый вечер, Москва!» на телеканале «ТВ Центр». Актёр периодически приглашается в жюри Высшей лиги КВН. С 2009 по 2013 год вёл программу «Большая семья» сначала на телеканале «Россия-1», с 2011 года — на канале «Россия-Культура». С 30 марта по 30 ноября 2013 года был ведущим российского аналога телешоу «Куб» на «Первом канале». 9 сентября 2013 года на том же телеканале состоялся премьерный выпуск игровой телепередачи «Самый лучший муж», где Дмитрий также выступил в качестве ведущего.
В апреле 2014 года — один из ведущих телевизионного документального проекта «Остров Крым» на «Первом канале».
Является поющим актёром, записывет песни, выступает с концертными программами. В его репертуаре более шестидесяти песен таких известных композиторов, как Виктор Лебедев, Максим Дунаевский, Александра Пахмутова, Григорий Гладков, Александр Флярковский, Елена Суржикова, Валерий Тишлер, Антон Аршанский и многие другие. На творческих вечерах Дмитрий Харатьян исполняет также песни из реперуара Юрия Визбора, Булата Окуджавы и Владимира Высоцкого.