Γεννήθηκε στην Αγία Μονή, μια συνοικία των Τρικάλων -από την οποία καταγόταν η μητέρα του- στις 2 Απριλίου του 1948. Μεγάλωσε χωρίς τον πατέρα του, τον οποίο γνώρισε στα 29 του χρόνια.
Μέχρι τα 16 του νόμιζε πως είχε σκοτωθεί στον Εμφύλιο Πόλεμο, όταν ήρθε ένα γράμμα το οποίο έλεγε πως ζει στην Ρουμανία. Ο πατέρας του καταγόταν από ένα χωριό της Καρδίτσας, το Καππά.
Από μικρός δούλευε τα καλοκαίρια για να βοηθήσει οικονομικά την οικογένειά του.
Πρώτα ως σερβιτόρος στην ταβέρνα του θείου του και ύστερα στις κορδέλες κοπής ξύλων.
Μετά την τρίτη γυμνασίου, το 1964, μετέβη στην Αθήνα να ζήσει με τον θείο του στην οδό Αχαρνών.
Προτού τελειώσει το γυμνάσιο, άρχισε να εργάζεται ως τραγουδιστής.
Χαρακτηριστικά τον φώναζαν από μικρό “βλαχάκι”, λόγω και της καταγωγής του από την Θεσσαλία.
Παράλληλα, οργανώθηκε στη Νεολαία των Λαμπράκηδων, καθώς είχε ήδη πολιτικοποιηθεί από νωρίς, δεχόμενος μάλιστα απειλές ότι δε θα τον άφηναν να σπουδάσει λόγω των αριστερών του καταβολών.
Στην ίδια ηλικία, έπειτα από παρότρυνση του Γρηγόρη Μπιθικώτση, τον οποίο γνώρισε σε μία συγκέντρωση της εταιρίας του θείου του στην οποία τραγούδησε, επισκέφτηκε την «Κολούμπια».
Εκεί ο Τάκης Λαμπρόπουλος του γνώρισε τον Γιώργο Ζαμπέτα, δίπλα στον οποίο θα δουλέψει στα «Ξημερώματα».
Τον Ζαμπέτα τον μνημονεύει ως μεγάλο του δάσκαλο και δεύτερο πατέρα.
Όπως έχει δηλώσε…
«Ο Ζαμπέτας είναι ο μόνος άνθρωπος στο τραγούδι ο οποίος με βοήθησε χωρίς να περιμένει κάτι. Με όλους τους υπόλοιπους συνεργάτες μου κάτι πήρα και κάτι έδωσα».
Το 1966 ο Μητροπάνος συναντάται, τυχαία, για πρώτη φόρα με τον Μίκη Θεοδωράκη και ερμηνεύει, στη θέση άλλου καλλιτέχνη που τότε ασθενούσε, μέρη από τη «Ρωμιοσύνη» και το «Άξιον Εστί» σε μια σειρά συναυλιών στην Ελλάδα και την Κύπρο.
Το 1967, ο Μητροπάνος ηχογραφεί τον πρώτο του 45άρη δίσκο, με το τραγούδι «Θεσσαλονίκη».
Είχε προηγηθεί η ηχογράφηση του τραγουδιού «Χαμένη Πασχαλιά»,(Κουμπής μουσική – Ιατρόπουλος στίχοι) το οποίο όμως λογοκρίθηκε από τη Χούντα και δεν κυκλοφόρησε ποτέ.
Σημαντική ήταν η συνεργασία του με τη δισκογραφική εταιρεία ΜΙΝΟΣ-ΕΜΙ, με την οποία έκανε μια δεύτερη μεγάλη καριέρα.
Στην πορεία που χάραξε στο δρόμο του λαϊκού έντεχνου, το 1972 υπήρξε 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 δυο 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, Λάκης Παπαδόπουλος, Μάριος Τόκας, Σπύρος Παπαβασιλείου, Τάκης Μουσαφίρης («Εμείς Οι Δυο» κ.α.), 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 τα τέλη της δεκαετίας του 1980.
Η συμμετοχή του σε δίσκους των Λάκη Παπαδόπουλου (με το τραγούδι «Για Να Σ’ Εκδικηθώ») και Νίκου Πορτοκάλογλου («Κλείνω Κι Έρχομαι») αναδεικνύουν εκείνη την εποχή την ευρεία γκάμα της ερμηνείας του και προαναγγέλλουν μια στροφή στον τρόπο ερμηνείας του, που θα οδηγήσει σε μια σειρά από δίσκους που άλλαξαν σε μεγάλο βαθμό την έννοια του καλού σύγχρονου λαϊκού τραγουδιού.
Οι συνεργασίες με τον Μάριο Τόκα και το Φίλιππο Γράψα («Η Εθνική Μας Μοναξιά» το 1992 και «Παρέα Μ’ Έναν Ήλιο» το 1994) συνδυάζουν τη λαϊκή υφή και συναίσθημα με τη πιο βαθιά έννοια στίχων και τη χρησιμοποίηση λέξεων πιο επιτηδευμένων. Παράλληλα, η απήχηση των τραγουδιών στην κοινωνία και η εμπορική επιτυχία αναδεικνύουν αυτές τις δημιουργίες ως εργαλεία αλλά και συμπτώματα της εξέλιξης της ελληνικής κοινωνίας.
Από το 1992 και μετά την συνεργασία του με τον Μάριο Τόκα ο Μητροπάνος καθιερώνεται στο Πάνθεον των Ελλήνων τραγουδιστών.
Η πολύ σημαντική συνεργασία με τον Θάνο Μικρούτσικο το 1996, στον 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.
Μετά το 1996 και την πιο επιτυχημένη του συνεργασία στην Ελληνική Δισκογραφία, ο Μητροπάνος αναγνωρίζεται ως η Εθνική Φωνή της Ελλάδας!
Ο Μητροπάνος συνεχίζει στα ίδια μονοπάτια, με τραγούδια των Μικρούτσικου, Κορακάκη, Μουκίδη, Παπαδημητρίου και άλλων στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του 1990 και στις αρχές του 2000.
Από τις τελευταίες δουλειές του Θεσσαλού αοιδού, ξεχωρίζει το «Πες Μου Τ’ Αληθινά Σου» σε μουσική Στέφανου Κορκολή και στίχους Ελεάνας Βραχάλη και Νίκου Μωραΐτη, αλλά και η ζωντανή ηχογράφηση «Υπάρχει Και Το Ζεϊμπέκικο», από το πρόγραμμα – ωδή στον εθνικό χορό της Ελλάδας, μαζί με τους Θέμη Αδαμαντίδη και Δημήτρη Μπάση, καθώς επίσης και ο δίσκος «Στη Διαπασών», ο οποίος περιέχει 12 λαϊκά τραγούδια και μια μπαλάντα.
Από τα τραγούδια του δίσκου ξεχωρίζει το τραγούδι «Η Εκδρομή» του Γιάννη Μηλιώκα, το οποίο γράφτηκε για την επιστροφή του ερμηνευτή στη δισκογραφία μετά από ένα σοβαρό πρόβλημα υγείας.
Τελευταίες δισκογραφικές δουλειές του Δημήτρη Μητροπάνου, ήταν η ζωντανή ηχογράφηση της συναυλίας του στο Ηρώδειο (Σεπτέμβριος 2009), αποτελούμενη από 2 CD με τον τίτλο «Τα Τραγούδια Της Ζωής Μου», και ο δίσκος «Εδώ Είμαστε» με τραγούδια του Σταμάτη Κραουνάκη σε στίχους του ίδιου, της Λίνας Νικολακοπούλου, του Μάνου Ελευθερίου, του Λάκη Λαζόπουλου και ένα ποίημα του Κωστή Παλαμά.
Τον Ιούνιο του 2012, κυκλοφορεί το άλμπουμ-αφιέρωμα στο συνθέτη Μάριο Τόκα με τίτλο «Ήλιος Κόκκινος», στο οποίο συμμετέχει μεταξύ άλλων ο Δημήτρης Μητροπάνος με τρία τραγούδια («Της Μοναξιάς Οι Σκλάβοι», «Γράψε Μου Κάτι», «Υπάρχουν Κάτι Μελωδίες»).
Τα τραγούδια αυτά σε μουσική του Τόκα είναι και τα τελευταία που ηχογράφησε ο Δημήτρης Μητροπάνος και μάλιστα λίγες μέρες πριν το θάνατό του. Μεγάλες, διαχρονικές του επιτυχίες ήταν τα τραγούδια «Σ’ Αναζητώ Στη Σαλονίκη», «Πάντα Γελαστοί», «Ρόζα», «Τα Λαδάδικα».
Υπήρξε φίλαθλος του Ολυμπιακού, διατηρώντας άριστες σχέσεις με τους φιλάθλους όλων των ομάδων.
Στις 17 Απριλίου του 2012, ο Δημήτρης Μητροπάνος μεταφέρθηκε στο νοσοκομείο Υγεία με οξύ διαρροϊκό σύνδρομο και εμετούς. Εκεί εμφάνισε πνευμονικό οίδημα και μεταφέρθηκε στην Μονάδα Εντατικής Θεραπείας, όπου και άφησε την τελευταία του πνοή στις 11:00 το πρωί, σε ηλικία 64 ετών. Η κηδεία του έγινε στις 19 Απριλίου 2012, στο Α’Νεκροταφείο Αθηνών , ενώ η σορός του βρισκόταν από νωρίς το πρωί στο παρεκκλήσι του νεκροταφείου (Άγιος Λάζαρος), όπου παρευρέθηκαν για έναν τελευταίο αποχαιρετισμό φίλοι, συγγενείς αλλά και χιλιάδες κόσμου.
Ήταν παντρεμένος με τη Βένια Μητροπάνου, με την οποία απέκτησε δυο κόρες.
