Родился в 1960 году, в Москве, в семье служащих. Отец — Полетаев, Эрнст Дмитиревич (род. 15 февраля 1932 г. — умер 22 июля 1978 г.), последние годы работал в ЦКБ «Астрофизика», начальником отдела информации. Мать — Полетаева (до замужества Пасова) Маргарита Иосифовна, инженер-конструктор, работала в закрытом конструкторском бюро советского военно-промышленного комплекса. Ныне на пенсии.
В 1977 году, Дмитрий Полетаев закончил среднюю школу 1156, Кунцевского района и поступил во Всесоюзный Заочный Политехнический институт. Быстро поняв, что продолжение «инженерно-технических» традиций семьи не для него, Дмитрий Полетаев, в 1978 году поступает в Театральное училище (ВУЗ) им М. С. Щепкина (мастерская М. И. Царева, пед. Р. Г. Солнцева). По окончании училища, в 1982 г. Д. Полетаев проходит конкурс и поступает на работу в отдел дикторов Гостелерадио СССР, где и работает до 1988. За годы работы на телевидении, особую популярность получили следующие цикловые передачи ЦТ с его участием: «Молодежные вечера в Останкине», «Фестиваль солдатской песни», «Спокойной ночи, малыши!» и многие другие.
В 1988 году, предвидя, или скорее предчувствуя ликвидацию Отдела дикторов ЦТ, Дмитрий Полетаев уходит с телевидения и устраивается на «Мосфильм», на должность зам. директора съемочной группы (дир. Э. М. Ваксберг).
В 1990 году, Дмитрий Полетаев, мечтая о карьере кино-продюсера уезжает в США. Но русское телевидение «настигает» его и там. В 1992 году, в Нью-Йорке открывается первый русскоязычный канал кабельного телевидения и Дмитрий Полетаев, вместе со своей многолетней партнершей по советскому телевидению Майей Сидоровой (выпускница Театрального училища им. Щепкина, 1981 г.) становится ведущим этого телеканала. Позже к ним присоединяется Александр Гордон, который затем вернувшись в Россию, становится одним из популярных ведущих российского телевидения.
Американский, «экономичный», подход к созданию передач на кабельных телеканалах, когда один человек выполняет подчас множество смежных функций (оператор, монтажер, редактор, сценарист, ведущий), позволили Дмитрию Полетаеву развить его безусловные способности в этой сфере. Базируясь на своем многолетнем опыте работы на советском телевидении, он в кратчайшие сроки стал одним из самых популярных телеведущих русскоязычных каналов Америки. Особую славу ему принес цикл передач «Добрый вечер, Америка!» и программы о путешествиях, и истории Америки, — «Бон Войяж», «Ветер Странствий», «Место встречи», «Формула успеха» и др.
В 2007 году Дмитрий Полетаев начинает работу над сценарием к полнометражному фильму «Форт Росс». В 2008 году работа над сценарием, в основном, была завершена и ныне проект находится в стадии первичной разработки под руководством Народного артиста России, Дмитрия Харатьяна (многолетний друг и «однокашник» Дмитрия Полетаева по театральному училищу).
В 2010 году была завершена работа над романом «Форт Росс», который, в настоящее время, готовится к выходу в свет, в российском издательстве «АСТ». Историко-приключенческий роман "Форт Росс" был издан совместно издательствами "Зебра Е" и "АСТ" в 2010 году.