Γεννήθηκε στις 23 Ιουνίου 1944 στην Σαλαμίνα και αποφοίτησε το 1962 από την Ιωνίδειο Πρότυπο Σχολή Πειραιώς. Την περίοδο από το 1962 έως και το 1968 φοίτησε στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Αθηνών. Το 1972 ολοκλήρωσε την ειδίκευσή του στον τομέα «Νευρολογίας και Ψυχιατρικής» ενώ ανακηρύχθηκε διδάκτωρ του ίδιου Ιδρύματος το 1973 με βαθμό Άριστα. Στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου (1977) αποκτά τον τίτλο του Doctor of Philosophy (Ph.D) και ορίζεται Υφηγητής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αθηνών το 1981.

Η ερευνητική του δραστηριότητα επεκτείνεται στους τομείς της νευρογενετικής, της νευροβιολογίας, των νοσημάτων των μυών και της νευροακτινολογίας. Παράλληλα το ειδικό ενδιαφέρον του για τη μεθοδολογία της ιατρικής εκπαίδευσης οδήγησε στην αναμόρφωση της εκπαίδευσης των φοιτητών με σχετική διδασκαλία από αμφιθεάτρου, εκπαιδευτικά σεμινάρια και εκπαίδευση κοντά στην κλίνη των ασθενών. Ακόμη, εισήγαγε την εκπαίδευση εκπαιδευτών, με πλέον σύγχρονες εκπαιδευτικές έννοιες και τεχνικές. Το επιστημονικό συγγραφικό του έργο αριθμεί υπέρ τις 400 δημοσιεύσεις που περιλαμβάνουν 180 δημοσιεύσεις σε ξενόγλωσσα περιοδικά, 220 δημοσιεύσεις σε ελληνικά περιοδικά και 12 επιστημονικά βιβλία και μονογραφίες.

Ο Δημήτρης Βασιλόπουλος διετέλεσε από το 2001 Διευθυντής της Α΄ Νευρολογικής Κλινικής του Πανεπιστημιου Αθηνών στο Αιγινήτειο Νοσοκομείο και η παρουσία του στη θέση αυτή υπήρξε καθοριστική. Κατάφερε την αλλαγή της οργάνωσης της κλινικής, ανά ομάδα νοσημάτων ώστε να διευκολύνεται τόσο το έργο των ιατρών όσο και η παραμονή των ασθενών. Καθιέρωσε επίσης την εφαρμογή σύγχρονων διαγνωστικών και θεραπευτικών μεθοδολογιών (διαγνωστικά- θεραπευτικά πρωτόκολλα). Σε αυτόν επίσης οφείλεται η ριζική χωροταξική αναδιάθρωση που πραγματοποιήθηκε ώστε από νοσοκομείο των αρχών του 20ού αιώνα να αναδειχθεί σε ένα σύγχρονο πανεπιστημιακό νοσοκομείο, διατηρώντας και σεβόμενος τον παραδοσιακό του χαρακτήρα. Επίσης έθεσε τις θεσμικές και οικονομικές βάσεις για την ανέγερση του νέου κτηρίου του Νοσοκομείου, ενώ ίδρυσε Ειδικά Εξωτερικά Ιατρεία σε παράλληλη λειτουργία με τα Τακτικά Εξωτερικά Ιατρεία. Ακόμη ο ρόλος του υπήρξε καθοριστικός στην αλλαγή κατεύθυνσης της κλινικής, με έμφαση στην έρευνα και τη διεθνή προβολή μέσω δημοσιεύσεων. Παράλληλα υπηρέτησε την επιστήμη και την έρευνα και μέσα από την ιδιότητά του ως Αντιπρόεδρος Εφορείας (Δ.Σ.) του Αιγηνίτειου Νοσοκομείου, ως πρώτος Πρόεδρος της Ελληνικής Νευρολογικής Εταιρείας (1987-1992), ως Πρόεδρος του Συνδέσμου Ιατρών Γενετιστών Ελλάδας (1994-1997), ως Γενικός Γραμματέας της Διεθνούς Εταιρείας Ελλήνων Νευροεπιστημόνων (1981-1997), ως Μέλος του Δ.Σ. Της Ελληνικής Εταιρείας Μελέτης της Ιατρικής Εκπαιδεύσεως και ως Μέλος της Διεθνούς Επιτροπής Ινστιτούτου Νευρολογίας και Γενετικής Κύπρου.