Окончил Московскую военно-музыкальную школу (1970, бывшее Суворовское училище), учился на факультете военных дирижеров Московской государственной консерватории имени П. И. Чайковского.
В 1973-1974 годах — музыкальный руководитель ансамбля «Москвичи», в 1974-1976 годах — музыкальный руководитель Московского театра Миниатюр, автор музыки и аранжировок к ряду постановок этого театра.
В 1976-1985 годах — музыкальный руководитель и аранжировщик программ Госконцерта «Мелодии друзей», в 1977-1990 годах — аранжировщик ансамбля «Мелодия» и ВСГ «Мелодия», в 1979 — аранжировщик ансамбля «Рецитал» (солистка — Алла Пугачёва), в 1985-1989 — художественный руководитель и главный дирижёр Государственного эстрадного оркестра РСФСР (бывший оркестр Леонида Утёсова).
Похоронен на Троекуровском кладбище.
Список фильмов, в которых участвовал Дмитрий Атовмян