Дмитрий Ульянов родился в Москве. Семья не имела никакого отношения к искусству - мама преподавала в медучилище, отец возглавлял службу перевозки в аэропорту Домодедово. Однако, по признанию актера, он уже с раннего возраста знал, что будет артистом. В саду он часто устраивал мини представления для других детей, и рано понял, что может овладеть вниманием большой аудитории.
Поэтому после школы, втайне от родителей, принялся штурмовать театральные ВУЗЫ столицы, параллельно работая библиотекарем в медучилище, где преподавала мать. Наконец, ему удалось поступить в Школу-Студию МХАТ, но был отчислен оттуда через два года, так как нарушил запрет и снялся в передаче "Будильник". Он перевелся в Щукинское училище, а после окончания был принят в труппу театра имени Вахтангова.
В начале 2000-х начал сниматься в кино. Первую порцию популярности получил после роли боевика-чеченца в сериале "Ростов-папа" в 2000 году. После этого на него буквально полился шквал предложений сыграть аналогичные роли кавказских боевиков. Сыграл еще одну похожую роль, но вовремя остановился - испугался стать заложником одного амплуа. Своим крестным отцом в профессии считает Владимира Хотиненко, после того, как сыграл у него главную роль в картине "72 метра" в 2004 году.
Особую любовь он получил у женской половины телезрителей после сериала "Доярка из Хацапетовки". В итоге, не смотря на опасения, он не стал заложником одного образа. Он играет самые разноплановые роли - от силовиков, и социальных героев до героев-любовников. Со временем, он принял решение уйти из театра Вахтангова, так как ему не дали в полной мере реализоваться как театральному артисту.
Но сегодня с удовольствием участвует в антрепризных спектаклях "Вишневый сад" и "ЛюбOFF". Свою будущую супругу Юлию он встретил буквально на улице, когда ему было уже 30 лет. Она шла вместе с его бывшей однокурсницей, которая их и представила друг другу. И если до встречи с Юлией он ни разу не задумывался о женитьбе, то тут он сразу понял, что это и есть его будущая супруга. После года ухаживаний, они поженились, а вскоре у пары родился единственный сын Борис.
Юлия работала гримером, но затем она переучился на дизайнера интерьеров. И интерьер квартиры, которую супруги купили несколько лет назад в центре Москвы, супруга полностью оформила сама. 15 -летний сын Борис пока заканчивает школу, и еще не определился с будущей профессией.
Несмотря на привлекательную внешность и огромное количество соблазнов, связанных с профессией Дмитрия, их брак один из самых крепких в кинематографической среде. Актер очень дорожит своими отношениями. "Если нахожусь дома, а случается, что съемок нет два-три месяца и я относительно свободен, то полностью погружен в дела семьи. Мне нравится проводить время с сыном, женой", - признается Дмитрий в одном из интервью.
Сегодня за плечами актера более 70 ролей в кино и сериалах, он является одним из самых востребованных артистов. Сейчас снимается в нескольких проектах одновременно, в том числе в продолжении полюбившегося зрителям сериала "Горюнов", и широко анонсируемом отечественном сериале "Чернобыль".