Родился в 1968 году в Хабаровске.
Окончил Московское высшее военное общевойсковое командное училище имени Верховного Совета РСФСР.
С 1990 по 2013 год проходил службу на различных должностях в КГБ СССР и органах государственной охраны Российской Федерации. Далее перешел на службу в МВД России, был помощником министра внутренних дел.
В феврале 2014 года был назначен первым заместителем начальника Главного управления уголовного розыска МВД России.
С 12 мая 2014 года по декабрь 2015 года Дмитрий Миронов возглавлял Главное управление экономической безопасности и противодействия коррупции Министерства внутренних дел Российской Федерации.
В декабре 2015 года назначен заместителем министра внутренних дел РФ. Указом президента от 28 июля 2016 года от этой должности освобожден.
27 июля 2016 года Дмитрий Миронов был вызван на беседу к Президенту РФ Владимиру Путину, после чего был назначен временно исполняющим обязанности Губернатора Ярославской области до выборов в сентябре 2017 года.