Родился в деревне Аненки Тульской области. С детства он отличался крепким телосложением, увлекался спортом.
Выступления на высшем уровне Дмитрий Уколов начал в 1948 году в московском Спартаке, проведя там один сезон, после чего перешел в ЦДКА.
Первый же сезон в составе ЦДКА стал для Уколова чемпионским.
В 1954-59 входил в состав сборной команды СССР, 85 матчей, 15 шайб.
На Чемпионате мира 1954 Дмитрию Уколову пару в обороне составил Альфред Кучевский из "Крыльев Советов". Оба защитника не только удачно справлялись со своими непосредственными обязанностями, но и любили подключаться к атакам команды, причём делали это небезуспешно. Чего стоит один только факт, что в матче с Норвегией (7:0) Уколов сделал хет-трик, став первым защитником сборной СССР, которому покорилось подобное достижение.
На Олимпиаде-56 в пяти играх Уколов забросил одну шайбу в ворота сборной Швейцарии.
После сезона 1960/61 ушел из хоккея, тренером не был.
Умер 25 ноября 1992 в полной безвестности, оставшись без семьи и без друзей. По этой причине после смерти две недели его не могли достойно похоронить.
Похоронен на Аллее памяти выдающихся спортсменов и тренеров Востряковского кладбища в Москве.