Димитър Маринов започва да свири на цигулка още като дете. На 11 години вече е първа цигулка във филхармония "Пионер". С филхармонията през 1979 г. пътува в Ню Йорк, където има концерт в Кръглата зала на ООН. Диригент и композитор е авторът на "Уестсайдска история" Ленард Бърнстейн. Това преживяване оставя дълбоки следи в съзнанието му. Завършва средното си образование в железопътния техникум в София.

Първият му учител по актьорско майсторство е Невена Коканова, с която се запознава на пионерски лагер. През 1982 г. го приемат във ВИТИЗ, но трябва да служи в казармата две години, което по това време е задължително за всички мъже. След опит за бягство от България, той попада в затвора за 2 години, 6 месеца и 10 дни. Въпреки трудностите и перипетиите, успява да завърши и през 1990 г. заминава на турне в САЩ и Канада.

През 2019 г. Димитър Маринов става първият български актьор, качил се на сцената на Оскарите по време на 91-вата церемония след като филмът "Зелената книга", в който участва във второстепенна роля, печели наградата за най-добър филм. На сцената той се появява с малко българско флагче в джоба на сакото.

През 2020 година Димитър Маринов е участник в шоуто "Като две капки вода".