Дмитрий Чеботарёв является уроженцем города Хабаровска, где появился на свет 15 декабря 1986 года в простой семье. Отец будущего актера крутил «баранку», пока из-за проблем со зрением не вынужден был оставить водительское ремесло, мать – заведовала в детском саде, где однажды попала под сокращение. Дмитрий был поздним ребенком, в семье помимо него воспитывалось ещё двое детей – старшие брат с сестрой. В большой семье особого достатка не было, и Чеботарёв с ранних лет познал, как непросто достаются деньги. Впрочем, суровое детство, по признанию актёра, позволило закалить характер и подготовить к трудностям во взрослой жизни. Ни о какой сценической карьере в те годы он и мечтать не смел. Окончив школу, а затем военно-морской лицей, Дмитрий решил идти дальше по военной стезе и подал документы в соответствующий институт, но незадолго до присяги умудрился повздорить с военруком, внезапно перейдя в институт культуры. Впрочем, этому поступлению предшествовало успешное участие в лицейской команде КВН, так что когда с флотской карьерой пришлось попрощаться, Чеботарёв твёрдо решил выучиться на режиссёра.
После двух лет обучения на режиссёрском факультете, судьба преподнесла Дмитрию ещё один сюрприз – в лице предложения друга детства перебраться в Москву, в ВТУ имени Щукина. Это заведение Чеботарёв и закончил в 2010-м. С того же года ведёт отсчёт его актёрская карьера, причём Дмитрий практически одновременно дебютировал на театральной сцене и на съёмочной площадке. Начинающему артисту посчастливилось пересечься со знаменитым режиссёром Александром Галибиным и принять участие сразу в двух его постановках: «Троянской войны не будет» и «Авария». Дебют получился удачным, так Чеботарёв влился в постоянную труппу театра имени Станиславского. Тогда же Дмитрий отметился в эпизодической роли в сериале «Кодекс чести-4». Однако полноценная карьера в кино началась несколькими годами позже. Чеботарёв отметился в приключенческой ленте «Форт Росс» (2014), где делил площадку с другими молодыми звёздами российского кино Максимом Матвеевым, Александром Петровым, Анной Старшенбаум и Артёмом Ткаченко. В том же 2014 году Чеботарёв влился в актёрский состав «Реальных пацанов», добравшихся к тому времени до шестого сезона.
Роли в сериалах следовали одна за другой, но то были в основном эпизодические участия, а несостоявшийся моряк мечтал о главной. Подходящий шанс подвернулся в 2016 году, когда Чеботарёва позвали на съёмки картины «Невеста из Москвы». Дмитрию удалось обратить на себя внимание крупных фигур телевидения, и вскоре он получил роль в перспективном проекте «Фитнес», где сыграл колоритного тренера по йоге Володю Зайку. Чеботарёву пришлось изрядно потрудиться над физической формой, но издержки того стоили. Работа в этом сериале серьёзно укрепила реноме молодого актёра, и в дальнейшем он смог рассчитывать на более интересные работы. Двумя годами позже Дмитрий отметился в криминальном сериале «Взрыв», после чего еще трижды возвращался к полюбившейся роли любвеобильного тренера Зайки, носящего дреды. Став звездой телевидения, Чеботарёв продолжал мечтать о знаковой роли в большом кино, и в конце концов его чаяния были услышаны в 2021 году.
Премьера российского кинокомикса от издательства Bubble Studios «Майор Гром: Чумной доктор» наделала много шума, но, несмотря на агрессивную рекламу на телевидении в целом благосклонные отзывы критиков, фильм не сумел оказаться успешным в кассовом плане, что, впрочем, не сильно опечалило его создателей, готовящих продолжение. Сам Чеботарёв исполнил второстепенную роль Олега Волкова, тесно связанного с одиозным злодеем Чумным доктором. В том же 2021-м Дмитрий принял участие в хитовом сериале «Вампиры средней полосы», где сыграл романтический интерес театрального режиссёра и, по совместительству, вампирши Ольги, владеющей техникой гипноза. Несмотря на второплановый характер ролей, игра Чеботарёва почти всегда вызывает благосклонные отзывы критиков и зрителей. Аналогичную реакцию вызвало участие в ещё одном громком проекте 2021 года – сериале «Карамора» с Данилой Козловским в главной роли.
По состоянию на 2022 год, Дмитрий Чеботарёв продолжает активно сниматься, полностью посвятив себя кино и отдавая предпочтение преимущественно сериалам. На счету актёра участие в таких раскрученных проектах, как мелодрама «Ева, рожай!» и мистическая драма «Пансион». Что касается личной жизни актёра, то Чеботарёв женат, его избранницу зовут Елизавета. Пара воспитывает дочь Иванну, родившуюся в 2018 году.