Ο Δημήτρης Αρβανιτάκης γεννήθηκε στη Ζάκυνθο. Σπούδασε στη Φιλοσοφική Σχολή του Πανεπιστημίου της Αθήνας, στο Τμήμα Βυζαντινών και Νεοελληνικών Σπουδών. Με υποτροφία της Ακαδημίας Αθηνών εργάστηκε στο Ελληνικό Ινστιτούτο Βυζαντινών και Μεταβυζαντινών Σπουδών της Βενετίας (1995-1998), όπου και εκπόνησε τη διδακτορική του διατριβή. Είναι διδάκτωρ Ιστορίας του Ιονίου Πανεπιστημίου. Από το 2000 εργάζεται στο Μουσείο Μπενάκη, ως επιστημονικός συνεργάτης και υπεύθυνος του Τμήματος Εκδόσεων. Τα επιστημονικά του ενδιαφέροντα επικεντρώνονται στην ιστορία των νεότερων χρόνων, με κύριους θεματικούς άξονες την ιστορία του Ιονίου, τη σχέση ιταλικού και ελληνικού κόσμου, τη διαμόρφωση της λογιοσύνης και την ιστορία της ιστοριογραφίας. Έχει συμμετάσχει σε επιστημονικά συνέδρια, στην Ελλάδα και το εξωτερικό, ενώ μελέτες του έχουν περιληφθεί σε περιοδικά, συλλογικούς τόμους, πρακτικά συνεδρίων κ.α. Είναι μέλος της Γραμματείας σύνταξης του περιοδικού Τα Ιστορικά, μέλος της Επιστημονικής Επιτροπής και συντονιστής της έκδοσης των Έργων του Ανδρέα Κάλβου.