Димитар Миладинов е роден во семејство на грнчар во Струга, а своето образование го започнал во родниот град и го продолжил во гимназија во Јанина, Грција. По завршувањето на школувањето, тој се посветил на учителската дејност, работејќи во повеќе македонски градови како Охрид, Струга, Кукуш и Магарево, но често бил принуден да ги напушти училиштата поради притисоците од грчките црковни власти. Неговата работа како просветител била придружена со борба за зачувување на македонскиот јазик и култура, што го поставило во првите редови на народната преродба.
Средбата со рускиот славист Виктор Григорович во Охрид го инспирирала Миладинов да започне со собирање македонски народни песни и умотворби, заедно со неговиот брат Наум. Резултатот од нивната посветеност е Зборникот „Бугарски народни песни“, кој содржи речиси 600 македонски песни и е значаен придонес за зачувување на фолклорното богатство на Македонија.
Нивната прословенска ориентација и критиката кон грчките црковни власти ги довеле во судир со османлиските власти, кои ги обвиниле за шпионажа. Во 1862 година, Димитар (23.1.1862) и неговиот брат Константин (18.1.1862) трагично го загубиле животот во затвор во Цариград под неразјаснети околности. Нивниот Зборник останува еден од најзначајните документи за македонската културна историја и сведоштво за нивната неуморна работа и љубов кон народното богатство.
