O Δημήτριος Χαραλαμπίδης έλαβε το Δίπλωμα Διδάκτορα Φυσικής (Dokt. Rar. Nat.) από το Πανεπιστήμιο Albert Ludwigs Universitat Freiburg της Γερμανίας το 1987. Η διατριβή του αφορούσε την ποσοτική μελέτη αποδιέγερσης μετασταθών καταστάσεων ταχέων ιόντων δυο, τριών και τεσσάρων ηλεκτρονίων. Το ακαδημαϊκό γενεαλογικό του δέντρο βρίσκεται εδώ.
Από το 1988 μέχρι το 1992 ήταν ερευνητής ΙΤΕ - ΙΗΔΛ. Από το 1992 μέχρι το 1996 ήταν Επίκουρος Καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης, όπου και προάχθηκε στη βαθμίδα του Αναπληρωτή Καθηγητή το 1996 και το 2004 σε Καθηγητή. Συνταξιοδοτήθηκε και εξελέγη ομότιμος καθηγητής το 2020.
Ατομική και Μοριακή Φυσική, Aτομα σε ισχυρά Η/Μ πεδία, Πολυφωτονικές διαδικασίες και ενεργές διατομές, Φαινόμενα κβαντικής συμβολής και κβαντικός έλεγχος, Γένεση ακτινοβολίας μικρού μήκους κύματος, Γένεση υπερβραχέων παλμών (συρμοί παλμών attosecond), Στοιχειακή ανάλυση υλικών με laser.
