В 1996 году окончил Московский инженерно-физический институт со специализацией в области теоретической и экпериментальной физики. В 2000 году окончил Бостонский университет, получив степень доктора философии в области когнитивных и нейронных систем, и работал в качестве ведущего исследователя в Слоуновской школе менеджмента при Масачусетском технологическом институте. Дмитрий Репин также прошел обучение по образовательным программам для руководителей Гарвардской бизнес-школы предпринимательства, Калифорнийского университета в Беркли и IESE бизнес-школы в Барселоне.
Дмитрий Репин имеет обширный опыт работы в сфере образования и предпринимательства.
С 2004 по 2009 год – профессор Высшей школы экономики, где создал и возглавлял бизнес-инкубатор, ставший ведущим бизнес-инкубатором для студентов в России.
С 2009 по конец 2010 года работал преподавателем и директором по стартап-проектам Московской школы управления «Сколково», где основал совместно с «Интел» лабораторию по дизайну инноваций.
С января 2011 года Дмитрий Репин является генеральным директором центра новых технологий и технологического предпринимательства Digital October, преподает в Новой экономической школе и является соведущим еженедельного радио-шоу о венчурном бизнесе на радио «Бизнес FM». Также входит в состав совета директоров нескольких стартапов и некоммерческих объединений.
Дмитрий Репин имеет лицензию капитана парусного судна, увлекается фехтованием.
В 2012 году на конференции Global Business Leader в Люксембурге Дмитрий Репин получил награду как бизнес-лидер года.