Родился 18 августа 1959 года в Ленинграде.
С 1981 года после окончания Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта – мастер цеха Балтийского депо Октябрьской железной дороги.
В 1983 – 1984 гг. – на освобожденной комсомольской работе в Ленинграде.
В 1984 – 1990 гг. – служил офицером в Советской Армии, в армейской печати.
В 1990 – 1991 гг. – народный депутат Ленсовета, руководитель пресс-центра горсовета и Ленгорисполкома.
В 1991 – 1996 гг. – председатель комитета по печати и СМИ Мэрии Санкт-Петербурга.
В 1996 – 1999 гг. – заместитель председателя Государственного комитета Российской Федерации по печати.
В 1999 г. – направлен в докторантуру МГИМО (У) МИД РФ (Распоряжение Правительства РФ от 15.10.1999 г.).
В 1999 – 2002 гг. – президент Центра стратегических разработок.
С января 2002 г. – член Совета Федерации ФС России, председатель комиссии по информационной политике.
В 2004 – 2009 гг. – заместитель председателя Совета Федерации.
В 2009 – 2012 гг. – губернатор-председатель Правительства Иркутской области.
В 2013 – 2016 гг. – генеральный секретарь Шанхайской организации сотрудничества (утвержден Решением Совета Глав государств-членов ШОС).
С января 2016 г. – член Совета Федерации ФС России.
В 2017 – 2019 гг. – председатель Комитета по экономической политике.
Ранг Чрезвычайного и Полномочного Посла присвоен Указом Президента Российской Федерации от 18 марта 2014 г. №153.
В соответствии с Распоряжением Правительства РФ (28.12.2018 г.) включен в состав совместной с Республикой Беларусь рабочей группы по интеграции.
30 апреля 2019 года указом Президента Российской Федерации №201 назначен Чрезвычайным и Полномочным Послом Российской Федерации в Республике Беларусь.
19 марта 2021 года Постановлением Председателя Высшего Государственного Совета Союзного государства, Президента Республики Беларусь Александра Лукашенко назначен Государственным секретарем Союзного государства
30.08.2024
Дмитрий Мезенцев поздравил с юбилеем Президента Беларуси Александра Лукашенко
18.07.2024
Дмитрий Мезенцев принял участие в открытии экспозиции "Первая звезда" в МИД Беларуси
10.10.2023
Госсекретарь Союзного государства встретился с главой МИД Абхазии
16.11.2022
Глава МЧС России Александр Куренков прибыл с рабочим визитом в Беларусь
02.11.2022
В МИА «Россия сегодня» состоялся форум стран СНГ «Развитие медиа в меняющемся мире»
26.10.2022
Дмитрий Мезенцев посетил программу «Посольство мастерства», приуроченную к 85-летию Белгосфилармонии
26.10.2022
Государственный секретарь посетил детский лагерь «Дубрава», где проходят оздоровление дети Донбасса
25.10.2022
Дмитрий Мезенцев принял участие в VIII Белорусском космическом Конгрессе
10.10.2022
Госсекретарь встретился с ректором Санкт-Петербургского государственного университета