Закончил Полтавскую духовную семинарию и Киевскую Духовную Академию (1899) со степенью кандидата богословия. В 1896 году постригся в монашество.
С 1902 года — смотритель Киево-Софийского духовного училища.
С 1904 года — архимандрит.
31 октября 1910 года в Троицком соборе Александро-Невськой Лавры состоялась его хиротония у епископа Уманского, викария Киевской епархии.
С 1921 года — епископ Белоцерковский.
Согласно распоряжению митрополита Михаила от 22 января 1923 года, должен был стать киевским митрополитом, если бы он, Михаил, был арестован (имя Димитрий значилось первым в списке возможных приемников).
В 1923 году владыка Димитрий был арестован и отправлен вначале в Бутырскую тюрьму, а затем переведен в лагерь города Ижмы Зырянского края.
С апреля 1930 года — архиепископ Киевский.
Свою мученическую кончину предсказал заранее, и сам читал канон на исход души. Похороненный на Аскольдовой могиле возле Свято-Никольского монастыря.
