Dimitrie Popescu este din Straja (Suceava), iar primii pași în canotaj i-a făcut la UTA Arad. Ulterior s-a dus la CSA Steaua. Când era la Arad a „pus ochii” pe viitoarea soție, Mărioara Popescu, și ea campioană olimpică. „Hai, tu, că e unul de la noi care vrea să stea de vorbă cu tine!” și „Vrea să te cunoască un băiat de la Arad!” îi transmiteau adversarii la competiții.

Canotorul născut în 1961 a participat la patru ediții ale Jocurilor Olimpice. În 1984, la Los Angeles, a luat prima medalie, argint în proba de dublu rame, cu cârmaci. A urmat participarea la Seul, în 1988, când a urcat pe a doua treaptă a podiumului în proba de 4+1.

Barcelona 1992 i-a adus consacrarea definitivă, completându-și setul de medalii la Jocuri. A devenit campion olimpic în proba de patru rame cu cârmaci, alături de Viorel Talpan, Iulică Ruican, Nicolae Țaga și Dumitru Răducanu. A participat și la Atlanta 1996, dar a terminat pe locul cinci, după ce unui coleg „i s-a terminat gazul”.

Dimitrie Popescu a urcat și pe cea mai înaltă treaptă la Campionatul Mondial din 1989, tot la 4+1, având și în aceste întreceri set complet de medalii. După retragere a antrenat la CSA Steaua și lotul național.