Советский актёр театра и кино, педагог. Народный артист РСФСР (1966). Дмитрий родился 21 мая 1913 года в Москве. В 1938 году закончил Театральное училище при Малом театре. После окончания училища Павлов поступил в Московский областной драматический театр имени Островского. По приглашению одного из основателей театра, актёра МХАТа Сергея Сверчкова, уже через год он перешёл в труппу Московского Художественного театра. В 1941 году Дмитрия пригласили в Малый театр. В годы Великой Отечественной войны он работал в театральной фронтовой бригаде театра. В 1941 году Павлов дебютировал в кино в киноновелле «Приказ выполнен» в роли бойца Михаила Бакова. После войны он стал востребованным актёром для новых кинокартин. Наиболее запомнился в роли моряка Орликова в «Близнецах» и морского офицера в картине «За тех, кто в море». Главной его работой в кино стала роль Фролова в фильме «Крутые Горки» 1953 года. В 1950-1954 годах Дмитрий преподавал сценическое искусство в Театральном училище имени М. С. Щепкина. В 1963-1966 годах был заведующим труппой Малого театра, а в 1973-1982 годах преподавал в ГИТИСе и вёл курс актёрского мастерства для национальных студий. Дмитрий Сергеевич ушёл из жизни 22 июня 1988 года