Обучался в Пожареваце, затем в Великом Селе и в Белграде. Получил богословское образование в Белграде в 1868 году, после чего некоторое время работал в качестве преподавателя. Рукоположен в сан дьякона, а затем и пресвитера в 1870 году. Профессор Белградской семинарии с 1882 года.
8 ноября 1884 года хиротонисан в епископа Нишского. Возглавлял эту кафедру до 1889 года, после чего был направлен во Францию, где продолжил своё образование.
После смерти митрополита Михаила, вновь возвращается в Сербию, где становится епископом шабачко-вальевским. После смерти в 1905 году сербского митрополита Иннокентия был избран новым митрополитом Сербии. Его полный титул был «архиепископ Белградский и митрополит Сербии».
Во время Первой мировой войны находился среди сербской армии — сперва в Албании, а затем на Корфу.
После окончания войны все сербские православные епархии вновь оказались в одном государстве. В мае 1919 года сербские епископы на соборе в Белграде провозгласили своё полное духовное и административное единство, в итоге появилась возможность возобновления Сербского Патриаршества, ликвидированного турками в 1766 году. Сербская Церковь и король Пётр I обратились к Вселенскому Патриарху о повторном даровании автокефалии, что и было разрешено в соответствующем томосе. На архиерейском соборе в Сремских Карловцах 30 августа / 12 сентября 1920 года Димитрий был избран Патриархом Сербии.
Димитрий создал православную епархию создана в Чехословакии и хиротонисал Горазда (Павлика) 25 сентября 1921 года в епископы Чешско-Моравские. Так же основал сербскую американо-канадской епархией и восстановил старые епархии в Бихаче и Браничево.
В 1921 году Димитрий пригласил в Сербию Высшее Русское Церковное Управление за границей и предоставил русским архиереям свою резиденцию в Сремских Карловцах. 3 марта (16 марта) 1922 Патриарх Тихон официально поблагодарил сербского Патриарха Димитрия за то, что он предоставил убежище русским архиереям. 8—20 ноября (по старому стилю) 1921 года при помощи Сербской Церкви в Сремских Карловцах состоялось Всезаграничное Русское Церковное Собрание, впоследствии переименованное в Собор (в современной литературе часто именуется Первым Всезаграничным Церковным Собором), на котором была организована Русская Православная Церковь заграницей.
8 июня 1922 года Патриарх в соборной церкви Белграда венчал короля Александра I и королеву Марию
Димитрий одобрил основные принципы и поддержал работу «Христианского национального союза», ставившего своей целью духовное возрождение сербского народа. В 1927 году (к 500-летию со дня смерти Стефана Лазаревича) предпринял попытку канонизации сербского деспота, однако эта инициатива не была поддержана архиерейским собором.
Патриарх занимался и подготовкой богослужебной литературы — при его участии был подготовлен и издан Хилендарский типикон Святого Саввы.
Дмитрий скончался 6 апреля 1930 года в Белграде и был похоронен в монастыре Раковица.