Он появился на свет 21 января 1960 года в городе Алмалыке под Ташкентом в семье инженеров.
Предки будущего актёра по отцовской линии были родом из Армении, и хотя в Диме армянская кровь текла лишь на четверть, в 16 лет при получении паспорта он настоял, чтобы в графе «национальность» его записали как армянина — в знак уважения к многострадальному народу, пережившему геноцид.
К своим корням Харатьян всегда относился очень трепетно — впоследствии с помощью архивов он изучил историю рода вплоть до начала 19 века и выяснил, что среди его предков были настоящие гардемарины.
В школу Дима пошёл в подмосковном Красногорске, где его отцу выделили квартиру. Парня всегда привлекал хоккей, но когда он попытался попасть в команду, ему сразу отказали из-за хрупкого телосложения.
Тогда мальчик увлёкся музыкой и быстро добился успехов — он прекрасно пел и играл на гитаре, так что вскоре ему доверили руководить школьным ансамблем.
Когда Диме было 15 лет, знакомая пригласила его на пробы в картину Владимира Меньшова «Розыгрыш».
Режиссёр как раз искал музыкального школьника, и Харатьян подошёл идеально. Для фильма светловолосого актёра красили копировальной бумагой, так что все подушки в доме были чёрными.
Сначала Владимир Меньшов доверил Дмитрию самому записать вокальные партии, но парень так волновался, что не попадал в ноты — тогда за него спел солист ВИА «Добры молодцы» Анатолий Киселёв.
После премьеры «Розыгрыша» на Харатьяна обрушилась невероятная популярность. Поначалу его это тяготило — юный актёр постоянно сравнивал себя с экранным персонажем и всегда не в свою пользу, считал, что ему просто очень повезло оказаться в картине.
Однако со временем Дмитрий понял, что это судьба подарила ему шанс стать актёром, и своего не упустил.
После школы Дмитрий Харатьян попытался поступить в Щукинское училище, но провалил экзамены. Юноша решил взять паузу и отправился в геологическую экспедицию, а когда вернулся, с новыми силам пошёл штурмовать театральные вузы.
Его приняли в «Щепку» на курс известных педагогов Михаила Царёва и Риммы Солнцевой. Уже студентом Дмитрий активно снимался в фильмах, так что после окончания училища не участвовал в распределении в театры, решив сосредоточиться на кинокарьере. А вот долг родине актёр отдал — отслужил в столичной пожарной охране.
На первом курсе Дмитрий Харатьян сыграл главную роль в ленте «Фотографии на стене». Затем вышло ещё несколько фильмов с его участием, а настоящий взрослый успех пришёл к актёру после детектива «Зелёный фургон» — в этой картине он впервые спел с экрана и завоевал сердца зрителей.
Новая волна популярности обрушилась на Харатьяна после выхода телефильма «Гардемарины, вперёд!» — поющий гардемарин Алёша Корсак стал кумиром для миллионов поклонниц.
История про друзей из навигацкой школы имела такой успех, что растянулась на целых пять частей, а Дмитрий Харатьян возвращался к любимой роли на протяжении 35 лет. Четвёртая и пятая серии — «Гардемарины 1787. Мир» и «Гардемарины 1787. Война» — вышли на экраны в ноябре этого года.
После первых «Гардемаринов» Харатьяну дважды предлагали сыграть молодого Эдмона Дантеса в картине «Узник замка Иф», но из-за навалившейся популярности актёр увлёкся алкоголем и сниматься не смог.
Лишь спустя годы ему всё же удалось поработать с режиссёром Георгием Юнгвальдом-Хилькевичем — тот снял актёра в роли французского короля Людовика XIV в картинах «Тайна королевы Анны, или Мушкетёры тридцать лет спустя» и «Возвращение мушкетёров, или Сокровища кардинала Мазарини».
Дмитрию Харатьяну посчастливилось поработать и с легендарным Леонидом Гайдаем. Актёр сыграл главные роли в поздних комедиях мэтра «Частный детектив, или Операция „Кооперация“» и «На Дерибасовской хорошая погода, или На Брайтон-Бич опять идут дожди».
В новом тысячелетии Харатьян оказался востребован на телевидении — он принял участие в популярных сериалах «Каменская», «Виола Тараканова. В мире преступных страстей», «Иван Подушкин. Джентльмен сыска».
В 2008 году актёр сыграл в ремейке «Розыгрыша», где ему досталась роль отца школьника Олега Комарова, а в 2019 году вновь вернулся к образу следователя Володи Партикеева в продолжении «Зелёного фургона».
Со своей первой женой Дмитрий Харатьян познакомился ещё в стенах Щепкинского училища. В браке с однокурсницей Мариной Буримовой на свет появилась дочка Саша.
Карьера Харатьяна шла в гору, а вот семейная жизнь трещала по швам — небывалая популярность принесла с собой проблемы с алкоголем, которые всё глубже затягивали актёра. Сохранить семью не удалось — вскоре после выхода «Гардемаринов» супруги развелись.
Наследница актёра Александра Харатьян выросла, получила диплом финансиста, затем отучилась на продюсера, а потом вышла замуж и переехала с мужем в Швецию.
В непростой для Харатьяна период судьба послала ему ангела. С 19-летней начинающей актрисой и победительницей конкурса «Мисс Тирасполь» Мариной Майко актёр познакомился на съёмках в Одессе.
Чувства вспыхнули быстро, влюблённые уехали в Москву и стали жить вместе. Их роман длился долгих семь лет, на протяжении которых Дмитрий боролся с зависимостью, а Марина всегда была рядом и поддерживала его. Спустя семь лет пара наконец узаконила отношения, а вскоре на свет появился сын Иван.
Сегодня Дмитрий Харатьян — счастливый муж и отец. С супругой они вместе уже больше тридцати лет. Марина оставила кино и всё время уделяет работе в патриотическом центре детского творчества «Школа гардемаринов».
Наследник Иван Харатьян с детства появлялся в кино — дебютировал в роли маленького Ханса Кристиана Андерсена в фильме Эльдара Рязанова «Андерсен. Жизнь без любви», а затем снимался вместе с отцом в сериале «Иван Подушкин.
Джентльмен сыска». Иван окончил школу на Мальте, затем получил диплом режиссёра во ВГИКе и уже успел снять короткометражный фильм «Душа».