Походив зі старовинного волинського роду князів
Його мати — внучка по матері князя К. Острозького.
У 1548—1549 рр. під головуванням воєводи Бернарда Претвича Дмитро Вишневецький брав участь у походах на Очаків. Бернард Претвич у листі до польського короля характеризував князя як рішучого та відважного борця з татарами, який має виняткові здібності у воєнній справі. У 1550 р. Сигізмунд II Август призначив Вишневецького старостою черкаським і канівським. Близько 1552 р. Дмитро Вишневецький об’єднав запорожців для відкритої і збройної відсічі татарам і захисту України з півдня. Згуртувавши навколо себе понад 300 козаків, Вишневецький вирушив до острова Мала Хортиця (острова Байда) і на свої кошти розпочав там будівництво фортеці. У 1553 р. Вишневецький залишив Хортицю і зі своїм військом вирушив до Стамбула, але вже у 1554 р. склав присягу на вірність королю і продовжив грунтовну розбудову фортеці на Хортиці, поклавши початок Запорозькій Січі.
У 1556 р. організував похід на турецьку фортецю Очаків. Повернувшись із цього походу, Вишневецький незабаром напав на фортецю
Навесні 1557 р. Вишневецький знову організував похід на фортецю
У 1561 р., після перемир’я між Московським князівством і Кримським ханством, Вишневецький повернувся на Запорозьку Січ, перейшов служити до польського короля.
У 1563 р. під час молдовського походу Дмитра Вишневецького з метою одержати князівський трон, його зрадили. Він потрапив у полон, був виданий на розправу турецькому султанові і з часом страчений у Стамбулі. Героїчна загибель князя оспівана в народній «Пісні про Байду». Сучасна історична традиція, започаткована М. Грушевським, вважає Дмитра