Пытаясь оградить своих детей, князь Иван Андреевич Шуйский, его отец, в 1572 женил Дмитрия на дочери опричника Малюты Скуратова, Екатерине.
Рында «с другим саадаком» у царя 1577 и 1579, кравчий 1580-86 на место Годунова. Воевода каргопольский (1586-87). Боярин с апреля 1586.
Во время преследования Шуйских Годуновым с 1587 находился в ссылке в Шуе. В 1591 Годунов, уже не видя опасности в Шуйских, возвращает их в Москву. С тех пор Шуйские в целом вели себя лояльно.
В 1591 вновь введён в Боярскую думу. В 1591 с братом Александром против крымских татар у Коломенского в Большом полку при Фёдоре Ивановиче Мстиславском и Годунове. Первый воевода передового полка в армии Милославского в Крымском походе к Серпухову 1598. Воевода Большого полка против Лжедмитрия в Брянске в 1604.
Главный воевода 1606-10 при царе Василии IV Шуйском. Он, однако, не выиграл практически ни одного сражения. Считается, что он завидовал военным успехам и популярности Михаила Скопина-Шуйского и попросил жену отравить его на одном из пиров. Русская армия осталась без признанного лидера, а Дмитрий Иванович проиграл очередное своё сражение под Клушиным, после которого последовало свержение Шуйских.
После падения Василия IV Шуйского поляки вывезли всех потомков Шуйских в Польшу. Дмитрий умер в плену в 1612 году.
