Родился 1 декабря 1969 года в Москве. Отец — Юрий Георгиевич Марьянов, занимался гаражным оборудованием. Мать — Людмила Романовна Марьянова (в девичестве Лидова), работала бухгалтером (умерла в 2006 году, когда Дмитрию было 37 лет).
С 1 по 7 классы Дима учился в театральной школе N 123 при Театре на Красной Пресне в Хлыновском тупике. Занимался акробатикой, танцами, плаванием, футболом, самбо и спортивной гимнастикой. Был актёром маленького эксцентричного театра «Учёная обезьяна».
В 1992 году окончил Театральное училище им. Б. В. Щукина. Сразу же был принят в труппу театра Ленком. В настоящее время является актёром «Независимого театрального проекта».
Первая роль — в молодёжном фильме Валерия Федосова «Была не была» (Одесская киностудия, 1986 г.). В 1986 году сыграл главную роль в фильме «Выше Радуги». В 1988 году снялся в фильме «Дорогая Елена Сергеевна». В 1991 — в фильме «Любовь». Эти роли закрепили за ним статус «звезды» нового поколения. Сыграл главную роль в сериале «Боец».
Сыграл главную роль в телевизионном многосерийном фильме «Личная жизнь следователя Савельева» 2012 год.