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 операх «Фауст» (2013) и «Мандрагора» (2025). Для премьера Мариинского театра Игоря Колба создал миниатюры «Малахия», «Solo», «Фавн».
В рамках Творческой мастерской молодых хореографов в Мариинском театре в 2018 году представил балет Divertimento на музыку Бернстайна, в 2019-м — Concertino bianco на музыку Георга Пелециса, в 2020-м — Morceaux de fantaisie на музыку Рахманинова. В 2022 году специально для VI Международного фестиваля арфы «Северная лира» поставил дуэт на музыку Эдуарда Кипрского «Вальс на свидание». На Приморской сцене Мариинского театра состоялись премьеры его балетов «Дафнис и Хлоя» (2020) Равеля и «Мимолётности» (2020) Прокофьева. В Филиале Мариинского театра в Республике Северная Осетия − Алания поставил танцы в опере «Али-баба и 40 разбойников» (2026). В Академическом театре оперы и балета Республики Коми — балет «Рахманинов» (2026) на музыку Сергея Рахманинова и танцы в операх «Турандот» (2025) и «Дюймовочка» (2025). В Кыргызском театре оперы и балета им. Абдыласа Малдыбаева — балет «Сотворение мира» (2022) на музыку Баруха Берлинера. Хореограф-постановщик поэтическо-танцевального спектакля «Бродский. Балет» (2022).
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 звёзд 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 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 утёнок» на музыку Чайковского и группы Queen.
Сотрудничает с музейно-выставочным комплексом «Манеж» (для выставки «Перевернутое сафари» создал спектакль «Масаи — воины саванны», в рамках выставки «Первая позиция» исполнялись его спектакли), модным домом Татьяны Котеговой, британской группой The Tiger Lillies, петербургской группой Theodor Bastard, актёром Дмитрием Быковским и Фондом Георгия Данелия, Спортивным клубом фигурного катания Тамары Москвиной.
Информационное агентство «Росбалт» внесло Дмитрия Пимонова в топ-лист творческой интеллигенции в рамках проекта «Петербургский авангард».
