Ранние годыРодился 13 мая 1912 года в Варшаве (ныне Польша) в семье офицера царской армии Григория Столовицкого. Когда Диме было три года, родители развелись, и мать вскоре вышла замуж за адвоката Николая Бальтерманца. Мать свободно говорила на нескольких иностранных языках.
В 1915 году после начала Первой мировой войны семья переехала в Москву, где глава семейства пытался найти стабильность.
Но уже через два года, в 1917 году, в России началась революция, принёсшая богатым классам лишения и бедность. Почти сразу после Великого Октября семью Бальтерманцев уплотнили, превратив их квартиру в коммуналку.
В оставшейся одной комнате Дмитрий Бальтерманц прожил в Москве почти всю свою жизнь.После смерти отчима мать устроилась машинисткой в Издательство иностранной литературы, и четырнадцатилетний Дмитрий начал свою трудовую деятельность. Ему удалось попробовать свои силы в самых разных областях, однако более всего его привлекала фотография.
В течение нескольких лет Дмитрий ассистировал нескольким известным фотографам, помогал оформлять витрины в издательстве «Известия» , работал наборщиком в типографии, киномехаником, помощником архитектора.Начало творческого путиПосле окончания в 1939 году механико-математического факультета МГУ, Дмитрий Бальтерманц был принят преподавателем математики в ВВА в звании капитана.
В этом же году он выполнил свой первый профессиональный фоторепортаж. По заданию газеты «Известия» он запечатлел ввод частей РККА на территорию Западной Украины.
В результате он был зачислен в штат «Известий» и стал профессиональным фотожурналистом. По воспоминаниям дочери фотографа Татьяны Бальтерманц, перед принятием судьбоносного решения Дмитрий Бальтерманц почти не колебался и легко отказался от перспектив научной академической карьеры: «На размышления ушло немного времени — душа уже была отравлена фотографией, осталось взять в руки фотоаппарат» .Великая Отечественная война (1941—1945)С началом Великой Отечественной войны Дмитрий Бальтерманц отправлен на фронт в качестве фотокорреспондента газеты «Известия» .
На страницах газеты появились его репортажи, посвящённые строительству противотанковых укреплений под Москвой, обороне, военным действиям в Крыму, битве под Сталинградом.
В 1942 году с Дмитрием случился неприятный инцидент, в результате которого его сотрудничество с «Известями» оборвалось. Бальтерманц на несколько дней вернулся в Москву, чтобы проявить и напечатать фотографии, отснятые под Москвой и Сталинградом. Снимки были оставлены сушиться в редакции без присмотра. Ночью в редакции спешно искали иллюстрацию в утренний номер, и по ошибке его снимок с подбитыми английскими танками, бывшими на вооружении в Красной Армии, ушёл в номер как «подбитые немецкие танки» . Дмитрий Бальтерманц при выборе снимка не присутствовал, но когда ошибка была обнаружена, вся ответственность была возложена на него. Бальтерманц был разжалован в рядовые и направлен в штрафной батальон.4 января 1943 года был тяжело ранен в ногу, но удалось избежать ампутации ноги. По причине ранения потом всю жизнь он слегка косолапил. Пролежав в госпиталях до 1944 года, Дмитрий Бальтерманц снова отправлен на фронт фотокорреспондентом армейской газеты «На разгром врага» (6-я армия).Послевоенное времяВернувшись с фронта, Дмитрий Бальтерманц не сразу нашёл работу. Служба в штрафном батальоне и еврейское происхождение в период набиравшей обороты кампании по борьбе с космополитизмом закрыли для фотографа двери многих изданий. Не побоялся взять Бальтерманца на работу только поэт Алексей Сурков, главный редактор журнала «Огонёк» .
В этом журнале, с 1965 года возглавив его фотоотдел, Дмитрий Бальтерманц работал до своей смерти.
В годы хрущевской «оттепели» Дмитрий Бальтерманц пережил пик своей популярности.
В это время советские фотолюбители смогли увидеть многие «архивные» , ненапечатанные в своё время фронтовые работы мастера, запечатлевшие не только подвиг, но смерть, горе и тяготы войны. Фотограф стал известен за границей — персональные выставки Дмитрия Бальтерманца в Лондоне (1964) и Нью-Йорке (1965) сделали его мировой знаменитостью.Умер 11 июня 1990 года. Похоронен в Москве на Востряковском кладбище.