Ο Δημήτρης Μητροπάνος γεννήθηκε στην Αγία Mονή, μια συνοικία έξω από τα Τρίκαλα, από την οποία καταγόταν η μητέρα του, στις 2 Απριλίου του 1948.
Μετά την τρίτη γυμνασίου, το 1964, κατεβαίνει στην Αθήνα να ζήσει με τον θείο του στην οδό Aχαρνών.
Προτού τελειώσει το γυμνάσιο άρχισε να δουλεύει σαν τραγουδιστής. Στην ίδια ηλικία, έπειτα από παρότρυνση του Γρηγόρη Μπιθικώτση, επισκέφτηκε την Κολούμπια. Εκεί, ο Τάκης Λαμπρόπουλος του γνώρισε τον Γιώργο Ζαμπέτα, δίπλα στον οποίο δούλεψε στα «Ξημερώματα».
Το 1967, ο Μητροπάνος ηχογραφεί τον πρώτο του 45άρη δίσκο, με το τραγούδι «Θεσσαλονίκη». Είχε προηγηθεί η ηχογράφηση του τραγουδιού «Χαμένη Πασχαλιά», το οποίο όμως λογοκρίθηκε από τη Χούντα και δεν κυκλοφόρησε ποτέ.
Στην πορεία που χάραξε στο δρόμο του λαϊκού έντεχνου, το 1972 είναι ένας σημαντικός σταθμός: ο συνθέτης Δήμος Μούτσης και ο ποιητής-στιχουργός Μάνος Ελευθερίου κυκλοφορούν τον «Άγιο Φεβρουάριο», με ερμηνευτές τον Μητροπάνο και την Πετρή Σαλπέα, σηματοδοτώντας ένα σταθμό στην ελληνική μουσική.
Τον Ιούλιο του 1999, ο Μητροπάνος και ο Μούτσης θα ξαναβρεθούν επί σκηνής στο Ηρώδειο με την Δήμητρα Γαλάνη και την σοπράνο Τζούλια Σουγλάκου για δύο μουσικές βραδιές στα πλαίσια του Φεστιβάλ Αθηνών.
Οι συναυλίες αυτές ηχογραφούνται ζωντανά και κυκλοφορούν σε διπλό CD δύο μήνες αργότερα. Ακολουθούν «Ο Δρόμος για τα Κύθηρα» του Γιώργου Κατσαρού και «Τα συναξάρια» του Γιώργου Χατζηνάσιου, έργα υψηλής ποιότητας, αλλά και μεγάλης απήχησης στην ελληνική κοινωνία. Στη μακρόχρονη πορεία του στο ελληνικό τραγούδι, ο Δημήτρης Μητροπάνος συνεργάστηκε με τους μεγαλύτερους δημιουργούς του λαϊκού, αλλά και του έντεχνου τραγουδιού.
Γιώργος Ζαμπέτας, Μίκης Θεοδωράκης, Δήμος Μούτσης, Απόστολος Καλδάρας, Τάκης Μουσαφίρης (Εμείς οι δυο κ.ά.), Χρήστος Νικολόπουλος (Πάρε Αποφάσεις σε στίχους Λευτέρη Παπαδόπουλου), Γιάννης Σπανός (Ο Μητροπάνος τραγουδάει Σπανό) ήταν οι συνθέτες με τους οποίους συνδέθηκε επαγγελματικά, χτίζοντας μια καριέρα συνυφασμένη με την ελληνική λαϊκή μουσική παράδοση, μέχρι και το τέλος της δεκαετίας του '80.
Η πολύ σημαντική συνεργασία με τον Θάνο Μικρούτσικο με τον δίσκο «Στου Αιώνα την Παράγκα», σε στίχους Άλκη Αλκαίου, Κώστα Λαχά, Λίνας Νικολακοπούλου και Γιώργου Κακουλίδη, αποτελεί στροφή του ερμηνευτή σε ακόμα πιο "έντεχνες" διαδρομές, διατηρώντας και πάλι την ταυτότητα του λαϊκού.
Στις 10 Σεπτεμβρίου 2009 έδωσε την πρώτη του προσωπική συναυλία στο Ωδείο Ηρώδου του Αττικού, μ’ ένα πρόγραμμα-αναδρομή στα 40 χρόνια της καλλιτεχνικής του πορείας. Μία ιστορική συναυλία, που ηχογραφήθηκε και κυκλοφόρησε σε διπλό δίσκο με τίτλο «Τα τραγούδια της ζωής μου». Η τελευταία του δισκογραφική δουλειά κυκλοφόρησε το καλοκαίρι του 2011 με τίτλο «Εδώ είμαστε», σε μουσική Σταμάτη Κραουνάκη.
