Дмитрий Васильев родился в 1972 году в Приморском крае. Обучался в Ростовской и Нижегородской консерваториях, затем совершенствовал мастерство по специальности «оперно-симфоническое дирижирование» у профессора Александра Скульского в ассистентуре-стажировке Нижегородской консерватории (1996–1999), а также на мастер-классах Александра Ведерникова (1996–1997) и Владимира Зивы (2000) в Москве. Награжден дипломом IV Международного конкурса имени С. С. Прокофьева в Санкт-Петербурге (2003).
В 1997 году под руководством Дмитрия Васильева был создан Тамбовский симфонический оркестр, главным дирижером которого он оставался до 2005 года. В 2003–2005 гг. – главный приглашенный дирижер Сочинского симфонического оркестра. С 2005 года – главный дирижер, с 2009 года – художественный руководитель и главный дирижер Омского академического симфонического оркестра.
Дирижер представил мировые премьеры сочинений Софии Губайдулиной, Мечисава Вайнберга, Алемандра Караманова, Виссариона Шебалина, Ефрема Подгайца, Михаила Броннера, Ильи Хейфеца, Антона Танонова, Андрея Тихомирова, Толибхона Шахиди, Филипа Спрэтли, Александра Хубеева, Ольги Викторовой, российские премьеры произведений Александра Чайковского, Филипа Гласса, Джона Корильяно, Карла Дженкинса, Джона Адамса, Кристофера Роуза, Дмитрия Курляндского, Беньямина Юсупова, Эдуарда Тубина, Чарльза Стэнфорда и др.
Был инициатором и руководителем ряда программ, в числе которых Фестиваль Новой музыки, фестиваль «Белая симфония», программа на открытом воздухе в формате нон-стоп «Симфопарк», конкурс юных музыкантов «Солист оркестра» на лучшее исполнение произведения с оркестром. Под управлением Васильева коллектив участвовал в IV Фестивале симфонических оркестров мира в Москве (2009), I и V Симфоническом форуме России в Екатеринбурге (2010, 2018), Фестивале симфонических оркестров Сибири в Красноярске (2019). Маэстро и оркестр постоянно выступают в обеих российских музыкальных столицах – в Концертном зале Мариинского театра, Концертном зале имени П. И. Чайковского в Москве, Колонном зале Дома Союзов, концертном зале «Зарядье».
Под руководством Дмитрия Васильева оркестр неоднократно гастролировал по России, в последние годы выступал в Италии и Китае; записал на диски сюиты Шебалина, симфонии №№ 21 и 22 Вайнберга, симфонии №№ 3 и 7 А. Чайковского, премьеры произведений Филипа Спрэтли, Стива Элкока, Вольдемара Баргиля, Юлиуса Биттнера (Toccata Classics) и др.
Дмитрий Васильев сотрудничал со многими известными российскими и зарубежными коллективами, среди которых Госоркестр России имени Е. Ф. Светланова, Национальный филармонический оркестр России, Московский государственный академический симфонический оркестр, оркестры Московской, Нижегородской, Северо-Кавказской, Саратовской, Карельской и Белгородской филармоний, Ростовский, Воронежский, Томский, Дальневосточный (Хабаровск) академические симфонические оркестры, Ульяновский государственный академический симфонический оркестр «Губернаторский», Тихоокеанский симфонический оркестр во Владивостоке, Государственная академическая симфоническая капелла России, Государственная академическая хоровая капелла России имени А. А. Юрлова, Государственный академический русский хор имени А. В. Свешникова и др.
За рубежом выступал с оркестрами Италии, Израиля, Польши, Южной Кореи, Китая. В числе его партнеров по сцене – пианисты Марк-Андре Амлен, Элисо Вирсаладзе, Валерий Гроховский, Фредди Кемпф, Даниил Крамер, Денис Мацуев, Даниил Трифонов, скрипачи Вадим Репин, Саяка Сёдзи, виолончелист Миша Майский, трубач Сергей Накаряков, певцы Хибла Герзмава, Владимир Маторин.
В репертуаре дирижера – музыка от эпохи венского классицизма до аранжировок рок-композиций. Значительное место в его программах занимает академическая музыка ХХ–XXI вв. Аудиодиски, записанные с участием Дмитрия Васильева, выходили под лейблами Antes Edition, ArtBeat, Toccata Classics. Записи дирижера были названы «Альбомом недели» британским критиком Норманом Лебрехтом (2014, 2021) и признаны «Записью месяца» международным журналом MusicWeb. В 2021 году Омский академический симфонический оркестр под управлением Дмитрия Васильева стал победителем программы Союза композиторов России «Ноты и квоты» (в номинации для симфонического оркестра или хора), в рамках которой было заказано и впервые исполнено сочинение Алексея Сысоева «Вариации и аплодисменты».
Дирижер награжден Премией Губернатора Омской области за заслуги в развитии культуры и искусства (2009) и Грантом Президента Российской Федерации (2002), удостоен почетного звания «Заслуженный деятель культуры Омской области» (2017).
