Дмитрий Барков родился 17 мая 1972 года в Ленинграде, в семье театрального актёра, Народного артиста России Дмитрия Ивановича Баркова.
Закончил Ленинградский институт театра, музыки и кинематографии, экономический факультет. Некоторое время работал на музыкальном канале в Санкт-Петербурге, а в конце девяностых снялся в небольших ролях в различных криминальных сериалах. В настоящее время проживает в Санкт-Петербурге, занимается бизнесом.
В 1983 году Дима снялся в главной роли Васи Петрова в фильме «Приключения Петрова и Васечкина, обыкновенные и невероятные», а потом, в следующем году, в его продолжении «Каникулы Петрова и Васечкина, обыкновенные и невероятные».