Ο Δημήτριος Β. Νανόπουλος σπούδασε Φυσική στο Πανεπιστήμιο Αθηνών (1971) και απέκτησε το διδακτορικό του στη Θεωρητική Φυσική των Υψηλών Ενεργειών από το Πανεπιστήμιο Sussex (1973). Διετέλεσε επί σειρά ετών ανώτερος ερευνητής στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικής Έρευνας CERN. Το 1989, εξελέγη Καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Texas A&M των Η.Π.Α. και από το 2002 κατέχει την έδρα Mitchell-Heep της Φυσικής Υψηλών Ενεργειών. Είναι, επίσης, Διευθυντής του Κέντρου Αστροσωματιδιακής Φυσικής του Κέντρου Προχωρημένων Ερευνών του Ηouston (HARC), στο Τέξας. Τον Νοέμβριο 2001 και τον Σεπτέμβριο 2004, ο Δ. Νανόπουλος ανεδείχθη από το Πανεπιστήμιο Stanford 4ος στην κατάταξη των πιο αναφερόμενων Θεωρητικών Φυσικών όλων των εποχών, που έγινε από το Πανεπιστήμιο Stanford. Το 1996 του απενεμήθη ο Ταξιάρχης του Τάγματος της Τιμής της Ελληνικής Δημοκρατίας, ενώ το 2005  απέσπασε για δεύτερη φορά (η πρώτη ήταν το 1999) το βραβείο του Ιδρύματος Ερευνών της Βαρύτητος, με έδρα στη Μασαχουσέτη των Η.Π.Α. Τιμήθηκε, ακόμη, με το Διεθνές Βραβείο Ωνάση (2006) και το Διεθνές Βραβείο "Enrico Fermi" της Ιταλικής Εταιρείας Φυσικής (2009). Από τον Ιανουάριο του 2005 έως τον Δεκέμβριο του 2010 και από τον Ιανουάριο του 2013 έως σήμερα είναι ο Εθνικός Εκπρόσωπος της Ελληνικής Δημοκρατίας στο CERN. Διετέλεσε Πρόεδρος του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας και Τεχνολογίας (2005-2009) και Εθνικός Εκπρόσωπος στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (2005-2006). Είναι τακτικό μέλος της Ακαδημίας Αθηνών από το 1997.