Сын известного исследователя Средней Азии Ивана Васильевича Мушкетова, который привил ему неуемную страсть к путешествиям и экспедициям. Сын пошел по геологической стезе.
С 1902 г., с 20-летнего возраста Дмитрий Иванович принимал участие в экспедициях Геологического института (Дагестан, Сибирь, Донбасс). Ему принадлежит ряд геологических открытий, в частности, он обнаружил угленосные площади Сучанского района. Изучал также геологию Кавказа, в том числе оползни Сочинского района, Прикаспийской низменности, Средней Азии, особенно Ферганы.
В путешествиях по Средней Азии проявлял интерес к ледникам и сейсмологии. Был директором Института прикладной геофизики при Горном институте, директором Геологического комитета. Был репрессирован.
Годы жизни 1882 – 1938