Родился 30 января 1958 года в Москве в семье дипломата. Образование высшее (в 1980 году окончил Институт иностранных языков им. Мориса Тореза, в 1985 году — исторический факультет МГУ.
С 1980 по 1987 год работал на Иновещании Гостелерадио (программы для США и Великобритании).
С 1987 по 1991 год — корреспондент и ведущий программы «Взгляд». Даже 10 лет спустя, «Огонёк» позиционировал ведущих как «народных героев»:
С 1991 по 1994 год — автор и ведущий программы «Веди».
С 1994 по 2003 год — сотрудник телеканала «Россия» (программы «Река времени», «На пороге века», «Вокруг света»).
С 2003 года — сотрудник телекомпании «НТВ» (директор Дирекции научно-популярных программ, продюсер и ведущий передач «Военное дело», «Их нравы»).
Дмитрий Захаров женат, его супруга — бывшая телеведущая Лена Шмелева. У него две дочери: Анна (от первого брака) и Вера (от второго брака).
2007 год — специальная премия ТЭФИ за вклад в развитие российского телевидения (совместно со всем коллективом программы «Взгляд»).
2008 год — премия «Известность».
2009 год — премия «Власть № 4», специальный диплом в номинации «Лучшая радиопрограмма по общественно-политической тематике» за цикл радиопередач о Великой Отечественной войне (совместно с Виталием Дымарским) .