Дмитрий Белоцерковский родился 7 августа 1988 года в городе Невинномысск, Ставропольский край. В школьные годы играл в КВН и увлекался футболом. Учиться мальчишке не очень нравилось, по этому он с трудом проводил время за чтением книг.
По настоянию матери мальчик учился в музыкальной школе по классу фортепиано и гитары. В 1995 году впервые вышел на сцену в доме культуры родного города в рамках конкурса «Добрый молодец», где одержал победу, получив в качестве приза игровую приставку Dendy.
В 2005 году юноша окончил школу и отправился в столицу поступать в театральный вуз. В 2009 году Дмитрий окончил Высшее театральное училище имени М.С. Щепкина, учился в мастерской Виталия Николаевича Иванова и Владимира Михайловича Бейлиса.
После получения диплома Дмитрий был принят на работу в театр «Содружество актеров Таганки» под руководством Николая Губенко. Среди его театральных работ: «Миллионерша», «Две Бабы-Яги», «Четыре тоста за Победу», «Афган», «ВВС (Высоцкий Владимир Семенович» и многие другие.
Белоцерковский дебютировал в кино, еще будучи студентом. Первой работой молодого актера стал сериал «Битвы божьих коровок» украинского производства. Затем актер играл небольшие эпизодические роли в телевизионных сериалах: десантник в «Папиных дочках», студент из общаги в «Универе», представитель золотой молодежи и заядлый враг Иваныча в «Реальных пацанах».
В 2009 году актеру досталась его первая крупная роль - Кирилл Жаров из сериала «Спальный район». В 2010 году сыграл вспыльчивого старослужащего Увалова в многосерийном фильме «Стройбатя». С 2011 года по 2016 год Дмитрий играл одного из главных героев телесериала «Восьмидесятые». Роль Сергея Яковлева - балагула и ловеласа, принесла ему немалую известность.
Сейчас фильмография актера ежегодно пополняется новыми проектами, преимущественно сериалами, среди которых «Бесстыдники», «ЧОП», «Сватьи», «Чужие крылья», «Стреляющие горы», «Папаши», «Светофор», «Дикий 2», «Большие надежды». В 2011 году второй работой в кино для актера стал фильм «Зимнее танго», где он предстал в образе официанта.
В 2014 году ему досталась уже более значительная роль - актер сыграл Козлова в фильме «День дурака». В 2016 году предстал в основном актерском составе драмы «Вера», а в 2018 году состоялась премьера мелодрамы «Моя жизнь», где Дмитрий исполнил одну из ключевых ролей.
Как и в детстве, Дмитрий до сих пор увлекается футболом. В своем графике он всегда находит время для тренировок и каждое лето, по мере возможности, принимает участие в турнире по футболу в рамках фестиваля «Черешневый лес» с коллегами по театру.
С будущей супругой Викторией Шашковой Дмитрий познакомился еще в Щепкинском училище. В 2011 году они стали родителями - у семейной пары родилась дочь Мила.