Родился 13 октября 1968 г. в Хабаровске.
В 1990 г. окончил Московское высшее общевойсковое командное училище им. Верховного Совета РСФСР (ныне Московское высшее общевойсковое командное училище).
С 1990 по 2013 г. проходил службу на различных должностях в КГБ СССР и органах государственной охраны РФ.
В 2013 г. перешел на службу в МВД России, где занял должность помощника министра внутренних дел РФ Владимира Колокольцева.
18 февраля 2014 г. был назначен первым заместителем начальника главного управления уголовного розыска МВД России Виктора Голованова.
С 12 мая 2014 г. по 23 декабря 2015 г. возглавлял главное управление экономической безопасности и противодействия коррупции МВД РФ. Сменил на этом посту Дениса Сугробова, арестованного по обвинению в создании преступного сообщества и должностных злоупотреблениях.
С 23 декабря 2015 г. по 28 июля 2016 г. - заместитель министра внутренних дел РФ Владимира Колокольцева.
С 2016 по 2021 г. возглавлял Ярославскую область.
28 июля 2016 г. указом президента РФ Дмитрий Миронов был назначен врио губернатора Ярославской области (сменил на посту Сергея Ястребова). 10 сентября 2017 г. был избран губернатором области на прямых выборах. Баллотировался от партии "Единая Россия", по итогам голосования получил 79,32% голосов избирателей (второе место занял депутат областной думы от КПРФ Михаил Парамонов, 8,61%). 19 сентября того же года Дмитрий Миронов официально вступил в должность.
12 октября 2021 г. перешел на работу в Администрацию президента РФ, где занял должность помощника главы государства.
Председатель Совета при президенте РФ по делам казачества (с октября 2021 г.), Комиссии при президенте РФ по вопросам государственной службы и резерва управленческих кадров (с июня 2022 г.).
Член Совета при президенте РФ по противодействию коррупции (с октября 2021 г.).
Входил в президиум Госсовета РФ. С декабря 2020 г. по ноябрь 2021 г. возглавлял комиссию Госсовета по направлению "молодежная политика".
Генерал-полковник полиции (2022).
Награжден орденами Почета (2018), "За заслуги перед Отечеством" IV степени с мечами.
Увлечения: игра в хоккей, участник игр Ночной хоккейной лиги.