Дмитрий Вадимович Харатьян родился 21 января 1960 года в городе Алмалык Узбекской ССР, в семье инженеров. В 1963 году семья Харатьянов переехала в город Красногорск Московской области, где артист живёт до сих пор. В детстве Дмитрий увлекался спортом, занимался музыкой и играл на гитаре в школьном ансамбле. Благодаря этому умению Дмитрий впервые попал в кино – ему досталась роль Игоря Грушко в фильме «Розыгрыш» (1977), после выхода которого на экраны Дмитрий «проснулся знаменитым».
После окончания школы он поступил в Театральное училище имени Щепкина (в Москве), продолжал сниматься в кино, и вновь к нему пришел успех. В 1987 году в фильме Светланы Дружининой «Гардемарины, вперёд!» он сыграл одну из главных ролей (в течении четырех лет он назывался лучшим актером страны), в 1991 и 1992 годах он снялся в продолжении фильма – «Виват, гардемарины», «Гардемарины III» и «Гардемарины IV».
Прадед актёра Пётр Дмитриевич Тизенко был сыном старшего писаря Морского кадетского корпуса Дмитрия Алексеевича Тизенко, стал военным моряком и в 1905 году был пожалован потомственным дворянством; имел орден Почётного легиона, японский орден Священного сокровища, орден Святой Анны, участвовал в испытаниях крейсера «Аврора» как механик. Тизенко — была военно-морская династия. В частности, брат деда Харатьяна — Борис Петрович Тизенко (1890—1917) — был гардемарином, служил на линкоре «Петропавловск», уже лейтенантом расстрелян матросами за отказ признать генерала Корнилова мятежником.
Харатьян вспоминал: «Удивительное совпадение, но среди моих предков были гардемарины! Это открытие я сделал в Санкт-Петербурге, в Государственном военно-морском архиве... Так что гардемарин я потомственный! Борис Петрович был расстрелян матросами на пристани Гельсингфорса (сейчас — Хельсинки) за то, что отказался подписать резолюцию о признании генерала Корнилова мятежником… Борису Петровичу было 27 лет. А я в 27 лет начал сниматься в „Гардемаринах“…»
Всего Харатьян сыграл более 90 киноролей, в том числе Патрикеева в «Зеленом фургоне» (1983), Пузырева в фильме «Частный детектив, или Операция «Кооперация»» (1989), Турецкого в «Черном квадрате» (1992), де Ламоля в «Королеве Марго» (1997), заглавную роль в сериале «Иван Подушкин. Джентльмен сыска» (2006) и в картине «Боцман Чайка» (2014), отца Олега Комарова в римейке фильма «Розыгрыш» (2008), короля в картине «Тайна Снежной Королевы» (2015) и многие другие.
В настоящее время помимо съемок в кино, Дмитрий Харатьян играет в спектаклях, выступает с концертными программами, озвучивает фильмы, участвует в жюри Высшей лиги КВН и в различных телепроектах, ведет различные шоу и передачи на телевидении и т.д.
Обладатель множества наград и званий.