Дмитрий родился и вырос в Петербурге, жил вместе с родителями в Мраморном дворце. Получив военное образование, служил в конной гвардии, дослужился до чина генерала. В 1897-1905 годах великий князь являлся главноуправляющим государственным коннозаводством.

Лошадям великий князь посвятил всю свою жизнь. Владея Дубровским конным заводом в Полтавской губернии, он часто жил там в простом небольшом, но уютном доме с маленьким палисадником и великолепным манежем. Дмитрий Константинович выводил чистопородных орловских рысаков, имел при своём конном заводе школу молодых наездников, которые выезжали верховых лошадей. Ни в какие политические вопросы он не вмешивался.

Великий князь был глубоко религиозным человеком, отличался крайней застенчивостью и выделялся среди Романовых редкой скромностью. Он был человеком принципов, считал, что великим князьям следует отказаться от высоких постов, которые они занимали по традиции. Как написал в своём дневнике старший брат, великий князь Константин Константинович, «Дмитрий не скоро и трудно привязывался к людям, а родственные связи имели для него мало значения». Семьи не завёл, остался на всю жизнь холостяком.

В начале Первой мировой войны из-за плохого зрения Дмитрий Константинович не смог отправиться на фронт, о чём искренне и глубоко сожалел. Зимой 1918 года большевики, пришедшие к власти, отправили его вместе с некоторыми другими Романовыми в Вологду на поселение, а спустя несколько месяцев переправили в Петроград и поместили в Петропавловскую крепость.

В январе 1919 года четверо великих князей Романовых, в том числе и Дмитрий Константинович, были расстреляны во дворе крепости. Одного года он не дожил до своего шестидесятилетия.

1 февраля в «Известиях» была опубликована маленькая заметка, в которой сообщалось, что «четыре бывшие Романовы» расстреляны «на основании приказа о великокняжеском деле». Что это за «дело», в газете не упоминалось...

Великий князь, сын великого князя Павла Александровича и великой княгини Александры Георгиевны, принцессы греческой, внук императора Александра II.

Дмитрий родился под Москвой в усадьбе Ильинское, принадлежавшем его дяде, великому князю Сергею Александровичу. Он не знал матери, так как она умерла при его родах. Вместе с сестрой Марией, родившейся полутора годами раньше, воспитывался в семье великого князя Сергея Александровича.

Со временем хрупкий мальчик с большими, немного грустными глазами превратился в блестящего гвардейского офицера, красивого, стройного, элегантного, всеобщего любимца. Великий князь был членом сборной команды страны по конному спорту. Друзья его обожали. «Он походил на старинные портреты предков. Но весь из контрастов. Романтик и мистик, глубок и обстоятелен. И в то же время весел и готов на любое озорство» — так написал в своих воспоминаниях князь Юсупов, с которым судьба свела Дмитрия в роковые годы перед революцией.

Большая дружба всю жизнь была у великого князя с сестрой Марией. Как бы судьба их ни разводила, брат и сестра, выросшие в сиротстве, всегда помнили друг о друге и виделись при первой возможности.

Во время Первой мировой войны Дмитрий Павлович принимал участие в боях в Восточной Пруссии. На фронте он встретил свою сестру, и не без его участия она по распоряжению генерала Ренненкампфа была отослана подальше от линии фронта, когда положение стало угрожающим, и позже переведена сестрой милосердия в псковский госпиталь. Осенью 1915 года великий князь находился в Ставке главнокомандующего.

Широкую популярность великий князь приобрёл как соучастник убийства Григория Распутина в декабре 1916 года. Хотя сам Дмитрий Павлович в акте убийства не участвовал, по высочайшему повелению он некоторое время содержался под домашним арестом, а затем был отправлен на Южный фронт, к границе с Персией. Это спасло ему жизнь после большевистского переворота в октябре 1917 года, когда не успевшие покинуть Россию Романовы подверглись уничтожению. Дмитрий Павлович оставался некоторое время на персидском фронте, но когда настроение в войсках стало угрожающим, перешёл границу и отправился в Тегеран, где поселился в семье английского посла Марлинга. В Тегеране великий князь прожил два года, потом вместе с семьёй посла выехал в Лондон. Там он после долгой разлуки вновь встретился с сестрой. Они вместе перебрались в Париж, где большинство русских эмигрантов отнеслись к кузену свергнутого царя как к герою. Он же не скрывал своего сожаления, что был причастен к расправе над Распутиным, утверждал, что никакие высокие идеи не могут оправдать убийства.

В Париже великий князь стал почётным попечителем зарубежного Союза русских инвалидов, судьба которых за границей складывалась трагично. Дмитрий Павлович сам жил в роскоши. Как и большинство эмигрантов, он был уверен, что власть большевиков скоро падёт и всё станет как прежде. Свою праздную жизнь он нередко вёл за счёт находчивой и трудолюбивой сестры, которая опекала его всю жизнь. Сам он никогда не задумывался о завтрашнем дне и без оглядки тратил деньги, которые Временное правительство Керенского, не забыв Распутина, разрешило перевести в Персию за дом, проданный в Петрограде. Роскошные апартаменты, снятые в самом дорогом парижском отеле, красивые женщины (среди них знаменитая Коко Шанель, законодательница французской моды), поездки по Европе на мотоциклах и автомобилях — всё это привело «на мель». Прекрасные черты потеряли очарование молодости, на лице отражались усталость, раздражение, недовольство собой.