Родился в Волгограде. В 1989 году окончил Школу-студию Ленинградского государственного Мюзик-холла и в том же году был принят в труппу в качестве солиста балета. Оставаясь приглашённым солистом петербургского Мюзик-холла, с 2000 года танцевал в Городском театре Лахти (Финляндия) в драматическом мюзикле «Анна Каренина», а также сотрудничал с Компанией неоклассического танца Каталонии (Барселона, Испания, 2002), с Академией танца Фернанды Каноссы (Порто, Португалия, 2003) и Балетной труппой казино и телевидения острова Мадейра. Танцевал в Театре танца «Эри» (Турку, Финляндия, 2007–2011).
В 2010 году окончил Академию Русского балета им. А.Я. Вагановой по специальности хореограф (класс Эдвальда Смирнова), дипломной работой стала музыкально-хореографическая сюита с чтецом по мотивам сказки Гофмана «Щелкунчик и Мышиный король» (совместный спектакль Академии им. А.Я. Вагановой и Нового японского филармонического оркестра в Suntory Hall, Токио, Япония). В 2011–2014 годах являлся хореографом-репетитором мюзикла «Бал вампиров» Санкт-Петербургского театра Музыкальной комедии. В Мариинском театре поставил танцы в опере Гуно «Фауст» (режиссёр Изабелла Байвотер, 2013). Для премьера Мариинского театра Игоря Колба создал миниатюры «Малахия», «Solo», «Фавн».
Для студентов Академии Русского балета им. А.Я. Вагановой поставил хореографические миниатюры «Экстаз Св. Терезы», «Постиндустриальный фавн», «Страсти: Юдифь и Олоферн», «Лани» (специально для фестиваля «Дягилев. P. S.», миниатюра удостоена специального диплома смотра-конкурса «Гран-при Михайловского театра», 2009), «Ария» (удостоена специального диплома «Гран-при Михайловского театра», 2010). Для воспитанников Академии танца Бориса Эйфмана создал постановки «Синкопированные часы», «Алеманда», «Вальс-воспоминание», «Диалог с фаготом». Для Гала звезд в Люксембурге (2017) — Русский танец на музыку Чайковского. Для Танцтеатра «Эри» (Финляндия) поставил спектакль Hereafter – dedication to Glenn Gould, миниатюры «Навсикая» и «Король танцует». Специально для телевизионного проекта «Болеро» сочинил номер Je suis malade для прима-балерины Михайловского театра Ирины Перрен и чемпиона США по фигурному катанию Петра Чернышёва. В проекте «День и ночь» для премьера Михайловского театра Марата Шемиунова совместно с видеохудожником Максимом Свищевым создал перформанс «Нерв».
Хореограф-постановщик мюзиклов «Мастер и Маргарита», «Безымянная звезда», «Демон Онегина», «Оскар и Розовая дама», «Чудо-Юдо».
В рамках Творческой мастерской молодых хореографов в Мариинском театре в 2018 году представил балет Divertimento на музыку Бернстайна, в 2019 — Cocertino bianco на музыку Георга Пелециса. На Приморской сцене Мариинского театра состоялись премьеры его балетов «Дафнис и Хлоя» (2020) Равеля и «Мимолётности» (2020) Прокофьева. В Казахской национальной академии хореографии создал постановки Rondo-surprise (2019), Ciaccona (2019), «Соло для троих» (2020), «Игра с барокко» (2020), «Соната» (2020). В Бурятском театре оперы и балета в рамках проекта «Бурятские сказки и легенды» поставил балет «Счастье и горе» (2019) по мотивам народной сказки на музыку Павла Карманова. В образовательном центре «Сириус» (Сочи) — спектакль «Лебедь» (2019) по мотивам сказки Андерсена «Гадкий утенок» на музыку Чайковского и группы Queen.
Сотрудничает с модным домом Татьяны Котеговой, британской группой The Tiger Lillies, петербургской группой Theodor Bastard, актёром Дмитрием Быковским и Фондом Георгия Данелия.
Информационное агентство «Росбалт» внесло Дмитрия Пимонова в топ-лист творческой интеллигенции в рамках проекта «Петербургский авангард».
