Дмитрий Зимин родился в Москве в 1933 году. В 1957 году окончил Московский авиационный институт, позднее несколько десятков лет работал в области оборонной радиоэлектроники. В 1992 году создал акционерное общество "Вымпел-Коммуникации", годом позднее появилась торговая марка "Билайн". В 1996 году "Вымпелком" стал первой российской компанией на Нью-Йоркской фондовой бирже.
С 2000-х годов Зимин занимался благотворительной деятельностью. В 2002 году он основал фонд "Династия", нацеленный на поддержку и популяризацию российской фундаментальной науки. В 2015 году министерство юстиции РФ включило эту организацию в реестр НКО - "иностранных агентов", что вызвало резкую критику ученого сообщества. Зимин объявил о закрытии фонда и уехал из России. В 2016-м он вместе с сыном Борисом основал фонд "Zimin Foundation", продолживший поддерживать науку и образование, но не ограничивающий свою деятельность Россией.