Живописец родился в 1915 году в Петрограде. Начальное художественное образование он получил в Ленинградском художественном училище, где учился у профессора Виктора Орешникова. Сразу после окончания училища в 1939 году Титов ушел на фронт. 

В 1943 году Дмитрия Титова демобилизовали по причине ранения. Он стал жить в Москве и быстро начал общаться с художниками столицы. Его пейзажи получили высокую оценку известных живописцев Сергея Герасимова, Павла Соколова-Скаля и Федора Федоровского. В 1951 году на Всесоюзной художественной выставке широкий резонанс получила картина Титова «Весна звенит». Кроме того, он участвовал во всесоюзных выставках 1954 и 1957 годов. Среди лесных пейзажей художника больше всех известно его полотно «Тысячелетний дуб», в котором по-новому раскрыто наследие пейзажиста Ивана Шишкина. Работы Дмитрия Титова находятся в коллекциях Музея истории города Москвы, Музея современной истории России (Москва) и других собраниях. 

В своих произведениях Дмитрий Титов исходил из лучших традиций русской национальной живописи. В них он соединял лирическое пейзажное начало с эпическим восприятием природы. На своем полотне «Зима в Москве» он изобразил фрагмент пристани Москвы-реки, с видом на Главное здание Московского государственного университета на Воробьевых горах. 

В картине Титов использовал холодный колорит приглушенных тонов. В самом центре работы видны воды Москвы-реки с зеркальным отражением сине-фиолетовых силуэтов городских зданий. На причале вокруг опустевших столбиков для швартовки судов летают вороны. Художник сумел передать состояние природы холодного зимнего дня. 

Картину «Зима в Москве» передали Валуйскому историко-художественному музею из Фонда Всесоюзного художественного объединения им. В.Е. Вучетича Министерства культуры СССР (сейчас — Фонд Союза художников России) в 1980-х годах. Всего фонд подарил музею около 80 художественных произведений и более 30 работ коллекции «скульптура».