Дмитрий Мухамадеев родился 19 сентября 1973 года в городе Москва. После школы, в 1990 году поступил в престижное Высшее театральное училище имени Бориса Щукина, в мастерскую преподавателя Марины Пантелеевой. Окончив в 1995 году вуз получил приглашение в труппу Театрального товарищества Олега Меньшикова, где принимал участие в постановках «Игроки» и «Кухня». Артист участвовал в нескольких спектаклях. Главная роль Мухамадееву досталась в постановке «Ревизор forever». Режиссер Александр Горбань создал проект, в основе которого лежит комедийное произведение Николая Васильевича Гоголя.
Вскоре Дмитрий перешел в Центр драматургии и режиссуры, где задействован в полюбившихся зрителю спектаклях «Спасти Супербелку», «Москва - открытый город. Переход», «Кеды», «Скользящая Люче», «Галка Моталко», «Кожа и небо».
В 2000 году вышел фильм криминального жанра «24 часа» о профессиональном убийце, оказавшемся однажды на месте тех, на кого сам когда-то охотился, в котором Дмитрий исполнил роль сержанта. В криминальную драму «Бумер» Мухамадеева пригласили в качестве исполнителя роли молодого дальнобойщика. В телефильме многосерийного формата «Команда» изображает Митяя. В историческом детективе «Статский советник» его героем являлся террорист Емеля. В военной драме «9 рота» представляет персонажа Афанасия.
В сериале 2015 года «Все могут короли» актер преобразился в дегустатора. «Все могут короли»: комедийная история, в которой зрителю предоставлена возможность поразмышлять о том, сумеет ли московский менеджер управлять средневековым герцогством. В 2017 году Дмитрий Мухамадеев появился в телевизионном проекте «Моя любимая свекровь 2», комедии, в которой сюжетная линия выстраивается вокруг взаимоотношений семейств Бутусовых и Соколовских. В фильме «Яблочко от яблоньки» 2017 года сыграл одного из основных персонажей этой мелодрамы, в которой рассматриваются непростые отношения главного героя Михаила и его супруги Галины, после того как тот изменил ей во время работы в городе с риэлтором Ниной.
