Дмитрий Дибров родился 14 ноября 1959 года в Ростове-на-Дону в семье декана филологического факультета Ростовского государственного университета. Родители развелись. Отец Александр Афанасьевич Дибров и мать Татьяна Валентиновна повторно вступили в брак. Его воспитывал отчим Николай. Закончил школу № 80 в Ростове-на-Дону.
В 1981 году окончил отделение журналистики филологического факультета Ростовского государственного университета. По окончании университета, в 1981—1982 гг., работал корреспондентом, заведующим отделом писем газеты «Призыв» (газета Домодедовского района Московской области).
С 1982 по 1983 год — корреспондент городского отдела газеты «Московский комсомолец».
С 1983 по 1987 год — корреспондент ТАСС, затем — заместитель заведующего молодёжной редакции.
С 1987 по 1991 год — специальный корреспондент Главной редакции программ для молодёжи ЦТ (Госкомитет СССР по ТВ и РВ). В книге «Битлы перестройки» рассказано о сотрудничестве с программой «Взгляд», для которой Дибров делал проблемные сюжеты на музыкальную тему.
В 1988 году вместе с Андреем Столяровым в качестве соавтора, сорежиссёра и соведущего делает программу «Монтаж».
В 1991 году работает в ВГТРК. Спецкорреспондент студии «Эксперимент».
С 1992 года — комментатор «Новой студии» РГТРК «Останкино». С 5 ноября 1992 года — главный режиссёр, а в 1993 году — заместитель генерального директора IV канала ТВ «Останкино».
В 1994 году вместе с Сергеем Лисовским создает телекомпанию «Свежий ветер» и становится её президентом. Автор программы «Доброе утро», 5-й канал.
С 1995 по 1996 год — художественный руководитель утреннего канала ОРТ «Подъём».
В 1996 году — художественный руководитель и главный режиссёр музыкального канала «НТВ+».
В 1997 году, будучи креативным продюсером Дирекции утреннего телеканала ОРТ, работает над идеей и ведёт утренний канал выходного дня на ОРТ «Доброе утро».
28 августа 1997 года в эфир канала «Телеэкспо» выходит первая программа Дмитрия Диброва «Антропология», которая выходила до 28 февраля 1998 года. С 1999 года «Антропология» переместилась на НТВ.
НТВ покинул 7 апреля 2001 года. После ухода с НТВ принял предложение Константина Эрнста возглавить Дирекцию ночного эфира телеканала ОРТ, специально созданную для коллектива программы «Антропология», однако были реализованы другие планы — программа ночного эфира ОРТ «Ночная смена» вышла в прямой эфир 1 ноября.
С 2001 года — член Академии Российского телевидения.
Осенью 2003 года покинул Первый канал и перешёл на телеканал «Россия».
В январе 2008 года состоялось открытие интернет-портала «Top4Top» совместно со Львом Новожёновым (оба покинули проект). Пик посещаемости сайта пришелся на апрель 2008 (после телерекламы top4top.ru), с мая трафик начал резко падать, проект оказался затратным, а сайт — малопосещаемым (его закрыли). Вскоре сайт был возобновлён.
В декабре 2008 года вернулся на Первый канал.
В настоящее время — телеведущий программ «Кто хочет стать миллионером?» (ОАО «Первый канал»), «Временно доступен» (ОАО «ТВ Центр»), «Основы православной культуры» (телеканал «Спас»).
Четыре официальные жены:
Как ведущий программ:
2002 — 8-серийный сериал «Провинциалы» (режиссёры: Владимир Краснопольский, Валерий Усков);
2003 — фильм «Игры мотыльков» (режиссёр: Андрей Прошкин).
2009 — озвучил индийского ведущего игры «Кто хочет стать миллионером?» в фильме «Миллионер из трущоб»