Также состоял в родственных связях с русскими дворянскими родами: Нарышкиными, Шуваловыми, Вяземскими, Шереметьевыми. Он принадлежал к ветви «Николаевичей» рода Романовых, куда входили известные военные деятели, такие как генерал-фельдмаршал, главнокомандующий Дунайской армией во время Русско-турецкой войны 1877–1878 годов великий князь Николай Николаевич (старший) и его сын — генерал от кавалерии, верховный главнокомандующий в начале Первой мировой войны великий князь Николай Николаевич (младший).
«По сути это было бегство», —говорил Димитрий Романов в одном из интервью.
Отец князя, князь Роман Романов, подготовил почву для создания Объединения членов рода Романовых — организации, объединившей большинство представителей рода.
Разбирая бумаги отца, умершего в 1978 году, брат Димитрия Романова Николай связался с родственниками, с которыми поддерживал контакты отец, и предложил им вступить в объединение. Организация была зарегистрирована в 1979 году. Димитрий стал ее последним главой после смерти брата в 2014 году.
Титул князя Димитрий Романов получил при рождении. Он воспитывался под руководством бабушки, великой княгини Милицы Черногорской, жившей неподалеку. Его обучали выпускники Смольного института Петербурга. По воскресеньям семья посещала богослужения, проходившие дома у бабушки.
«Мы старались сохранить в эмиграции наши традиции: соблюдали все церковные посты, праздники отмечали.
В моих детских впечатлениях это было по-царски роскошно: свечи, много гостей, подарков, очень тепло и торжественно одновременно», — рассказывал Романов.
Когда Димитрию было десять лет, семья перебралась в Италию из-за неспокойной политической обстановки во Франции и начавшихся похищений детей. В то время королевой Италии была Елена Савойская, сестра Милицы Черногорской и тетка Романа Романова.
Там вместе со старшим братом он посещал католическую школу и учил итальянский язык. Из Италии семье пришлось бежать в 1940-х годах, когда во время Второй мировой войны немецкие войска оккупировали Рим и открыли охоту на всех родственников итальянского короля.
Романовы обосновались в Египте. Изначально они собирались остаться здесь на несколько месяцев, но в итоге прожили в Египте до 1952 года. Там Димитрий Романов выучился на механика и устроился на работу в автомобильный концерн «Форд».
Высшее образование он получить не мог: из-за переезда не успел окончить школу в Италии и не имел диплома о среднем образовании.
«Мне было 19 лет, и я уже зарабатывал на карманные расходы. На первую зарплату купил себе маленький желтый «Форд» и был совершенно счастлив», — рассказывал Романов. Механиком он проработал три года, а потом получил должность менеджера по продаже автомобилей.
В 1952 году в Египте произошел военный переворот, в результате которого был свергнут король Фарук I. После этого начались гонения на европейцев, и Димитрий Романов был вынужден уехать из Египта обратно в Италию.
Там он работал сначала в бюро путешествий, а после в судоходной компании Fratelli d Amico. За два года ему удалось достичь должности личного секретаря и помощника владельца компании. Позже он переехал в Данию и устроился на работу в банк.
Димитрий Романов увлекался фалеристикой — коллекционированием и изучением истории медалей, орденов и других нагрудных знаков. Он выпустил несколько книг, посвященных медалям разных стран: России, Греции, Сербии, Югославии.
«Я горжусь тем, что пока это единственная книга, которая не только классифицирует и описывает все русские медали, начиная от первых боев против шведов и до последней русской императорской медали, связанной с мобилизацией против немцев и австрийцев, но и рассказывает, по какому поводу они были отлиты, — говорил он об изданной в 2000 году книге «The Orders, Medals and History of Imperial Russia». —
Мне кажется, при изучении медалей главное не то, что на них изображено, и даже не то, кто их получил, а сами события, их значимость в нашей истории, и я постарался проследить эти вехи.
Без преувеличения можно сказать, что по медалям читается вся русская история, причем с подробностями, о которых сегодня многие не имеют понятия».
В 1994 году Романов вместе с другими князьями учредили Фонд Романовых для России с целью оказания помощи России. Его работа началась с благотворительного вечера: Романовы продали часть вещей, собранных по домам и на фабриках, выручив за это первые деньги.
Далее Димитрий Романов связался с членами семьи в разных странах — у всех них были друзья, которые интересовались Россией и могли бы оказать финансовую поддержку. Каждый год Романов писал отчеты, в которых указывал, от кого получил деньги, что на них приобрел и кому это передал, в каких городах побывал с благотворительными целями. Выкладывал фотографии на сайт фонда. Раз в год проходил проверку.
За время работы фонд помогал плохо слышащим детям, обеспечивая их слуховыми аппаратам, а также материально поддерживал ветеранов. «Я чувствую, что могу что-то сделать в моральном плане, а если могу помочь и материально, то это еще лучше. Трудно видеть людей, которые умирают...» — рассказывал Романов. В общей сложности фонд провел около 50 благотворительных акций.
Романов поспособствовал перезахоронению останков императорской семьи. Он сопровождал останки во время их транспортировки из Екатеринбурга в Петербург.
«Я был единственным Романовым, бывшим в тот момент в Екатеринбурге, и два с половиной часа я стоял и смотрел, как останки девяти человек по кусочкам складывали в гробы. И дело было даже не в том, что видеть такое, мягко говоря, неприятно.
Я стоял и думал, что мой отец играл с дочерьми императора, а я сейчас вижу, что от них осталось», —вспоминал он. Также благодаря ему были перезахоронены останки императрицы Марии Федоровны, князя Николая Николаевича (младшего) и его супруги Анастасии Черногорской.
В конце декабря князь попал в больницу в связи с резким ухудшением здоровья. Он скончался 31 декабря 2016 года.
Димитрий Романов был последним мужским представителем ветви «Николаевичей». У него не было детей, а у старшего брата родились только дочери, так что теперь ветвь обречена на пресечение.