Димитър Пешев започва да учи право в Софийския университет "Свети Климент Охридски" през 1915 г. Прекъсва образованието си, за да участва в Първата световна война. След войната завършва университета и работи като съдия в Пловдив и София, по-късно като прокурор, а от 1932 г. е адвокат. По това време участва в Управителния съвет на Българския туристически съюз и на основаната през 1934 г. Банка "Български кредит".

През 1935 г. Димитър Пешев става министър на правосъдието в първия кабинет на Георги Кьосеиванов (1935 - 1936 г.). На този пост той разработва предложение за въвеждане на граждански брак, което остава неутвърдено. През 1938 г. е избран за подпредседател на XXIV Обикновено Народно събрание, първото след Деветнадесетомайския преврат.

От 1940 г. отново е подпредседател на XXV Обикновено Народно събрание. Гласува за приемането на антисемитския Закон за защита на нацията и лично председателства заседанието с което е приет на 19 ноември на 1940 г.

След подписването на Споразумението Белев-Данекер научава от делегация на свои съграждани от Кюстендил, че съгласно подписаната тайна спогодба с Третия Райх близо 50 хиляди евреи от старите предели на България ще бъдат депортирани в Германия във връзка с т.нар. "Окончателно решение на еврейския въпрос" (8 март 1943 г.). На 17 март Пешев инициира остро протестно писмо до министър-председателя Богдан Филов против депортацията, което е подписано от общо 43 народни представители. Заради това на 26 март е свален от поста си, но безпрецедентният факт, че парламентът дискутира тайните планове за депортацията на българските евреи, допринася за тяхното осуетяване.

Въпреки приноса на Димитър Пешев, през 1945 г. Народният съд го осъжда на 15 години затвор - "за фашистка дейност и антисемитизъм". След застъпничеството на евреи, имащи влияние в правителството, доминирано от Българската комунистическа партия, е освободен след 13 месеца.

Умира на 20 февруари 1973 г. в град София.