Дмитрий Олегович в 1991 г. окончил ЛПМИ.
В 1996 г. защитил кандидатскую диссертацию на тему «Особенности сосудисто-тромбоцитарного и коагуляционного гемостаза у новорождённых с тяжёлой перинатальной патологией».
В 2002 году защитил докторскую диссертацию на тему: «Клинико-лабораторные варианты сепсиса у новорождённых детей».
С 1996 г. Д.О. Иванов работал в Ленинградском педиатрическом медицинском институте в должности ассистента, а с 2003 по 2009 гг. — доцента кафедры педиатрии с курсами перинатологии и эндокринологии Факультета повышения квалификации и профессиональной подготовки. С февраля 2009 по 2015 гг. работал в институте перинатологии и педиатрии ФГБУ «СЗФМИЦ им. В.А. Алмазова» в должности директора института.
С ноября 2015 г. — и.о. ректора ФГБОУ ВО СПбГПМУ Минздрава РФ.
В феврале 2019 г. Дмитрий Олегович назначен ректором ФГБОУ ВО СПбГПМУ Минздрава РФ.
Профессор Иванов впервые в мире провел исследования особенностей сосудисто-тромбоцитарного и коагуляционного гемостаза у новорождённых с тяжёлой перинатальной патологией в зависимости от условий внутриутробного развития, определил новый подход к оценке физиологической нормы показателей всех систем, возможность диагностики уровня и тяжести поражения регуляторных механизмов, оценки эффективности лечения и прогноза нервно-психического развития ребёнка.
В настоящее время научные исследования сосредоточены на изучении сплошного отдаленного катамнеза детей до 20 лет, перенесших экстремальное состояние в перинатальный период.