Окончил историческое отделение Мурманского педагогического института.
Увлёкся поэзией после окончания школы. В 1992 году вышла первая книга стихов Ермолаева «Август», за которую в 1993 году Дмитрий получил премию имени К.Баёва – А.Подстаницкого. В 2010 году вышла книга прозы «Звенья».
С 2001 года член Союза писателей России.
С 1993 года работал на областном радио. С 2008 года – научный сотрудник Государственного архива Мурманской области.
Многократно бывал в Сербии. Знает сербский язык, занимается переводами. Организатор и руководитель общественного объединения «Братья сербов».
В 2017 году вышла книга Дмитрия Ермолаева Мурманское кино: книга-фильм, в которой главы – это эпизоды большого фильма, рассказывающего о некоторых моментах истории кинематографа в нашем крае.
Лауреат многочисленных премий: VII Международного фестиваля «Радонеж»(2002), Всероссийской премии «Патриот России» (2008), премии главы муниципального образования Мурманск «За личный вклад в развитие культуры и искусства города Мурмаска»(2015), премии губернатора Мурманской области «За особый вклад в развитие культуры и искусства» по итогам 2017 года. Живет в Мурманске.
Сорокажердьев В. В. Литературный мир Мурмана: От Ломоносова до наших дней: сведения о писателях и литературной жизни Мурманского края: краткие биографии , статьи, хроники: справочник/Владимир Сорокажердьев.- Мурманск: Опимах, 2019. – 454 с. ил., цв. ил.- Ермолаев Дмитрий Анатольевич. – С. 125 – 126.
Ефремов Н. «Мурманское кино»//Кировский рабочий. – 2018. – 25 октября. – с.10
Кольская энциклопедия. Т. 2. Е – К. – СПб. : ИС; Апатиты : КНЦ РАН, 2009. – 496 с. : ил. – Ермолаев Дмитрий Анатольевич. – С. 32.
Свет слова в Заполярье : антология литературы Мурмана : к 30-летию Мурманской писательской организации / ред. М.В. Чистоногова. – Мурманск : Север, 2008. – 484 с. : ил. – Ермолаев Дмитрий Анатольевич. – С. 85.