Pochodzi z rodziny inteligenckiej. Jego ojciec był profesorem Leningradzkiego Instytutu Technologicznego, a matka filologiem i wykładowcą w Instytucie Pedagogicznym.

Absolwent Wydziału Prawa Leningradzkiego (obecnie Petersburskiego) Uniwersytetu Państwowego, już w czasie studiów doktoranckich rozpoczął pracę jako asystent, a następnie wykładowca na rodzimym uniwersytecie (1990-1999). Tam poznał wykładającego prawo cywilne Anatolia Sobczaka, późniejszego mera Sankt Petersburga; był szefem jego sztabu wyborczego, a po objęciu przez niego funkcji mera, ekspertem do spraw zagranicznych (1990-1995). Jako ekspert współpracował z Władimirem Putinem, przewodniczącym komitetu spraw zagranicznych w urzędzie mera Sankt Petersburga.

Współpracę z Putinem ponownie podjął 1999 r., kiedy został on premierem Federacji Rosyjskiej. Miedwiediew objął wówczas stanowisko zastępcy szefa administracji jego rządu.

Z Putinem przeszedł do administracji Prezydenta Federacji Rosyjskiej po przejęciu przez niego obowiązków głowy państwa od Borysa Jelcyna; Miedwiediew został jego zastępcą, w 2000 r. pierwszym zastępcą szefa administracji prezydenta, by w 2003 awansować na jej szefa.

W latach 2000-2005 zasiadał w Radzie Dyrektorów "Gazpromu" jako wiceprzewodniczący i przewodniczący (od 2002). Pod jego rządami ten potężny gazowy koncern zaczął realizować politykę Kremla.

W listopadzie 2005 Miedwiediew został mianowany wicepremierem Federacji Rosyjskiej.

W grudniu 2007 roku został namaszczony na następcę Putina na urzędzie prezydenta Rosji po zakończeniu jego drugiej kadencji w 2008. Oficjalnie został przedstawiony Putinowi jako kandydat na urząd prezydenta przez partie Jedna Rosja, Sprawiedliwa Rosja, Agrarna Partia Rosji i Siła Obywatelska. W rzeczywistości to sam Putin wyznaczył go na swego następcę, licząc, że będzie mieć nad nim pełna kontrolę. Dzięki silnemu poparciu prezydenta Miedwiediew w wyborach, które odbyły się 2 marca 2008 roku uzyskał - według informacji CKW - ponad 70-procentowe poparcie przy prawie 70-procentowej frekwencji.

W zamian już jako prezydent - został zaprzysiężony 7 maja 2008 roku - powierzył misję stworzenia nowego rządu Władimirowi Putinowi.

Na Zachodzie ma opinię liberała. Jednak to za jego kadencji podczas konfliktu z Gruzją rosyjskie wojska pod pretekstem pomocy dla separatystów z Osetii Południowej wkroczyły do Gruzji. Ukoronowaniem tej interwencji była decyzja z 26 sierpnia 2008 roku o uznaniu niepodległości Osetii Południowej i Abchazji pomimo protestów ze strony NATO, Unii Europejskiej i Gruzji. Decyzję tę firmował Miedwiediew.

8 kwietnia 2010 r. wraz z prezydentem USA, Barackiem Obamą Dmitrij Miedwiediew podpisał w Pradze nowy układ o ograniczeniu zbrojeń strategicznych START, który zastąpi START z 1991 roku (wygasł on w grudniu 2009 roku). Nowy START zmniejsza limit głowic nuklearnych do 1550 i wyrzutni do 80., co wystarczający jednak do wzajemnego unicestwienia obu państw.

Większość obserwatorów uważa Miedwiediewa i Putina za doskonały tandem władzy - rządzi Putin, a Miedwiediew jest twarzą Rosji dla Zachodu.

Prywatnie prezydent Rosji uwielbia Deep Purple, słucha też muzyki Led Zeppelin i Pink Floyd. Uprawia sport – pływa, podnosi ciężary, jogging, jogę i gra w szachy.

W 1987 roku ukończył studia prawnicze w Leningradzkim Uniwersytecie Państwowym, w 1990 uzyskał stopień doktora nauk prawnych.