Родился в подмосковном городе Переяславле в ноябре 1906 года.
После окончания курсов в 1920 году работал прядильщиком на местной
фабрике «Красное эхо». Как передовой рабочий-станочник был направлен в 1924 году на учебу в Киржачский текстильный техникум, который закончил. Профессиональное мастерство совершенствовал успешно на Ярославской текстильной фабрике «Красный Перекоп».

Работал ткачом, ремонтировщиком, помощником мастера, затем перешел на Обуховский ковровый комбинат, которому отдал 15 лет своей жизни. Здесь и расцвел его талант рационализатора, а впоследствии и конструктора. Первое значительное техническое новшество на счету Дмитрия Петрова -челнок оригинальной конструкции, позволивший ткачам вдвое увеличить зону обслуживания. В 1940 году он получает первое авторское свидетельство на набивную машину и новый способ образования ворса на коврах.
После Великой Отечественной войны Д. И. Петров направляется главным инженером вновь создаваемого Витебского коврового комбината. Как технический руководитель он проводил большую работу по подготовке инженерных и рабочих кадров, монтажу оборудования, организации производства ленточных и жаккардовых ковров. Слава о витебских коврах облетела всю страну. С 1958 года Д. И. Петров стал директором коврового комбината. Немалая заслуга руководителя в том, что предприятию первому в республике было присвоено звание коммунистического труда. Д. И. Петров награжден орденами Ленина и Октябрьской Революции, четырьмя Почетными грамотами БССР, 15 медалями. Он-заслуженный работник промышленности БССР. Избирался депутатом Верховного Совета республики, депутатом Витебского городского Совета, членом бюро Первомайского райкома КП Белоруссии.
Решением исполкома Витебского городского Совета народных депутатов от 11 марта 1975 года за особые заслуги в хозяйственном, культурном строительстве и коммунистическом воспитании трудящихся Петрову Дмитрию Ивановичу присвоено звание почетного гражданина города Витебска.