Дмитрий Ульянов родился в Москве. В юности играл в школьных театральных постановках, занимался дзюдо. В 1989 году окончил десять классов и решил поступать в Щукинское театральное училище, но не прошел по творческому конкурсу. На следующий год, имея уже серьезную подготовку в колледже искусств, поступил на актёрский курс Школы-студии МХАТ, где преподавал Авангард Леонтьев. Спустя два года его отчислили, так как, будучи студентом, он нарушил запрет на участие в съёмках (снялся в детской телепрограмме «Будильник»). Дмитрий перевёлся в Щукинское училище на актёрский курс Евгения Князева и, окончив его в 1998 году, сразу был принят в Театр им. Вахтангова, где прослужил до 2004 года. Играл в нашумевшем спектакле Кирилла Серебренникова «Пластилин» в Центрен драматургии и режиссуры под руководством А. Казанцева и М. Рощина В 2000-м снялся в 10-серийном сериале «Ростов-папа» режиссеров Кирилла Серебренникова и Ильи Малкина и в сериале «Граница. Таежный роман». С этого момента много снимается, наиболее известен по сериалам и фильмам: «Остров ненужных людей», «72 метра», «Гибель империи», «Зверобой», «Судья», «Цербер», «Княжна милосердия» и др. В 2015 году вернулся на театральную сцену, сыграл Лопахина в известном спектакле режиссёра Вадима Дубровицкого «Вишнёвый сад». День рождения 26 октября.