Дмитрий учился в Красноярском педагогическом училище им. А.М. Горького, после окончания поступил в Красноярский институт искусств. Был солистом Красноярского государственного театра оперы и балета.

Победитель всесоюзных и международных конкурсов, в 1987 году он стал лауреатом 1-й премии на Всесоюзном конкурсе певцов имени Глинки, а в 1988 году получил Гран-при на Международном конкурсе певцов в Тулузе.

Спустя год Дмитрий победил в телевизионном конкурсе BBC «Певец мира», и был удостоен единственного приза и титула «Лучший голос».

Хворостовский являлся исполнителем центральных партий в известных классических операх «Евгений Онегин», «Пиковая дама», «Царская невеста», «Травиата», «Риголетто», «Пуритане», «Сельская честь», «Паяцы», «Свадьба Фигаро», «Дон Жуан», «Севильский цирюльник», «Фаворитка», «Любовный напиток», «Фауст»... Но личное предпочтение отдавал композитору Джузеппе Верди.

9 мая 2005 года он был приглашен в Государственный Кремлевский Дворец для исполнения песен в честь 60-летнего юбилея Победы, а позже совершил концертный тур по городам России с программой «Песни военных лет». Всего в дискографии артиста более 40 альбомов.

С 1990 года Хворостовский выступал на сценах лучших оперных театров мира, при этом оказывал поддержку и молодым коллективам. 

С 1994 года певец жил в Лондоне.

Народный артист России, Заслуженный артист РСФСР, кавалер ордена «За заслуги перед Отечеством» IV степени, лауреат Государственной премии РСФСР в области музыкального искусства и различных музыкальных и общественных премий и наград - Дмитрий Хворостовский в 2005 году получил награду «Соотечественник года – 2005». Эта награда вручается людям, которые живут за пределами России, но не теряют творческих связей с Родиной.

Летом 2015 года врачи выявили у певца опухоль мозга, с тех пор Хворостовский проходил курсы лечения. Но музыкальной деятельности не оставлял.

Выдающийся музыкант и один из лучших баритонов современности - Дмитрий Хворостовский скончался 22 ноября 2017 года в Лондоне в окружении семьи.