Ο Δημήτρης Αθανίτης γεννήθηκε στην Αθήνα. Σπουδασε κινηματογράφο και αρχιτεκτονική. Η πρώτη ταινία του Αντίο Βερολίνο (1994) κέρδισε δύο διακρίσεις στο Φεστιβάλ Θεσσαλονίκης και έγινε καλτ, ενώ η δεύτερη ταινία του Καμιά Συμπάθεια Για Τον Διάβολο (1997) ήταν υποψήφια για τον Χρυσό Αλέξανδρο και κέρδισε το Βραβείο Ερμηνείας με την Λένα Κιτσοπούλου. Η ταινία του, 2000+1 Στιγμές (2000), πρώτο μέρος μιας τριλογίας με την Πόλη των Θαυμάτων (2005) και τις Τρεις Μέρες Ευτυχίας (2011), επιλέχτηκε από τον αυστραλό κριτικό Μπιλ Μουσούλη ανάμεσα στις 10 καλύτερες ταινίες για το 2001 στο Senses of Cinema, ενώ είχε διεθνή αναγνώριση με κριτικές στα Variety, Sequenses, Age, κ.α. Η τελευταία ταινία του, Τρεις Μέρες Ευτυχίας άνοιξε το ελληνικό μέρος στις Νύχτες Πρεμιέρας.
Ο Δημήτρης Αθανίτης είναι ιδρυτικό μέλος της Ελληνικής Ακαδημίας Κινηματογράφου και γενικός γραμματέας της.