Дмитрий Вадимович Харатьян родился в Ташкентской области, в городе Алмалык (тогда - Узбекская ССР). Через три года после рождения сына семья Харатьянов переехала в Подмосковье. В старших классах школы Дмитрий увлекся спортом, занимался музыкой и играл в школьном ансамбле.
   Окончил Театральное училище им. М. С. Щепкина (1982).
   В кино он дебютировал в фильме Владимира Меньшова "Розыгрыш", попав на пробы на "Мосфильм" по сути случайно - его позвала на студию знакомая девочка. Но режиссер из всех претендентов именно Харатьяна выбрал на главную роль Игоря Грушко.
   Картину, вышедшую на экраны в 1977 году, зрители встретили очень тепло, песня А.Флярковского "Когда уйдем со школьного двора" стала очень популярной, а Дмитрий Харатьян обрел всесоюзную известность.
   Однако после окончания школы он отправился в геологическую экспедицию и лишь через год поступил в Театральное училище имени Щепкина. Окончив его в 1982 году, Харатьян продолжал сниматься, но новый успех пришел к актеру только в 1988 году.
   В историко-приключенческом фильме Светланы Дружининой "Гардемарины, вперед!" он исполнил одну из главных ролей - Алеши Корсака, в одночасье превратившись в кинокумира.
   Начало 90-х годов стали для актера творчески насыщенными - помимо прочих работ, он снимался в продолжениях "Гардемаринов", в комедиях Леонида Гайдая, у которого впервые играл в картине "Частный детектив, или Операция "Кооперация", в детективной ленте "Черный квадрат", где его партнером был Виталий Соломин, сыграл главную роль.
   По итогам ежегодного опроса зрителей журналом "Советский экран" Дмитрий Харатьян был признан лучшим актером 1991 года. В 1995 году, после не очень удачной личной полосы, актер вместе с друзьями актрисой Мариной Левтовой и ее мужем режиссером Юрием Морозом, открыл клуб "Кино"; в том же году он исполнил роль де Ла Моля в многосерийной телевизионной экранизации романа А.Дюма "Королева Марго".
   В следующем, 1996 году Дмитрий Харатьян впервые вышел под лучи софитов - в пьесе Джона Стейнбека "О мышах и людях", поставленной на сцене "Под крышей" театра имени Моссовета. Запомнился актер также и в фильме "Кризис среднего возраста" (1996), снятом Гариком Сукачевым.
   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».
   С 2005 года он является президентом Фестиваля визуальных искусств в детском оздоровительном центре «Орлёнок», с этого же года возглавляет Фестиваль «Премьера Подмосковья».
   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.
   С 2009 года по настоящее время является ведущим международного музыкального фестиваля «Легенды Ретро FM» в паре с Татьяной Веденеевой.
   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 августе 2013 года в Красногорском районе Московской области открылась театральная студия «Школа гардемаринов» под руководством Харатьяна.
   В 2022 году участвовал в шоу «Танцы со звёздами» на телеканале «Россия-1» в паре с Ульяной Максимкиной. Занял пятое место.
   С 28 августа 2023 года ведущий программы «Наши» на канале Россия-1.
   Лучший актер 1991 года по опросу журнала "Cоветский экран" (за роль Алеши Корсака в фильме "Виват, гардемарины!").
   Заслуженный артист России (2000).
   Народный артист Чеченской Республики (2007).
   Народный артист России (2007).