Дмитрий Петелин родился 10 июля 1983 года в г. Кустанай Казахской ССР. После окончания школы он поступил в Южно-Уральский государственный университет и в 2006 году получил диплом по специальности «Самолето- и вертолетостроение», инженер.

В 2012 году Дмитрий решил принять участие в первом открытом наборе в отряд космонавтов и был рекомендован Межведомственной квалификационной комиссией к подготовке в должности кандидата в космонавты Роскосмоса.

С 2012 года по 2014 год проходил общекосмическую подготовку, которая включала  лётную подготовку на самолёте Л-39; специальную парашютную подготовку, тренировки в условиях невесомости, воспроизводимые на борту самолета-лаборатории Ил-76МДК; испытания в сурдокамере; водолазную подготовку, а также тренировки по выживанию в различных климатогеографических зонах.

Сдав Государственный экзамен, Дмитрий Петелин был допущен к подготовке в составе групп специализаций и совершенствования в должности космонавта-испытателя.

С октября 2020 по февраль 2021 года он проходил подготовку в составе дублирующего экипажа МКС-65 в качестве бортинженера ТПК «Союз МС» и бортинженера МКС. Затем  с мая по сентябрь 2021 года готовился в качестве резервного космонавта на ТПК «Союз МС-19».

С сентября 2021 года была  подготовка в составе дублирующего экипажа МКС-67 в качестве бортинженера-2 ТПК «Союз МС» (с января 2022 года – в качестве бортинженера ТПК «Союз МС») и бортинженера МКС. После чего с марта 2022 года он проходил подготовку в составе основного экипажа МКС-68 в качестве бортинженера ТПК «Союз МС-22» и бортинженера МКС-68.

Его первый космический полёт продолжался 370 дней 21 час 23 минуты. 21 сентября 2022 года Дмитрий Петелин в качестве бортинженера-1 ТПК «Союз МС-22» и бортинженера МКС-68  стартовал с космодрома Байконур вместе с космонавтом Сергеем Прокопьевым и астронавтом Фрэнком Рубио. В рамках экспедиции совершил 6 выходов в открытый космос общей продолжительностью около 40 часов. 27 сентября 2023 года спускаемый аппарат ТПК «Союз МС-23» благополучно вернулся на Землю.

За время работы на Международной космической станции космонавт провёл десятки экспериментов по российской научной программе (медицина, космическая биология, биотехнология, физико-химические процессы и др.). Кроме того, он выполнил работы по дооснащению и обслуживанию систем PC МКС, сделал бортовые фото-, видеосъёмки в ходе полёта.

За мужество и героизм, проявленные при осуществлении длительного космического полёта нa Международной космической станции, космонавту Роскосмоса Дмитрию Петелину Указом Президента Российской Федерации от 12.04.2024 № 257 присвоено звание «Герой Российской Федерации» и почётное звание «Лётчик-космонавт Российской Федерации».

Сейчас космонавт вновь проходит подготовку к космическому полёту в качестве командира экипажа. Старт миссии МКС-76 запланирован на 2027 год.

Коллеги по отряду космонавтов, Госкорпорация «Роскосмос», руководство и работники Центра сердечно поздравляют Дмитрия Петелина с юбилеем и желают ему космических успехов, здоровья, положительных эмоций и ярких впечатлений!