Димитар Влахов е роден во Кукуш во 1878 година, во револуционерно семејство, каде уште од младоста се вклучува во борбата за слобода на Македонија. Образован во Солун, Софија и потоа во Германија и Швајцарија, тој рано се поврзува со социјалистичките кругови и Македонскиот таен револуционерен комитет. По враќањето во Македонија по Илинденското востание, активно се вклучува во ТМОРО и македонското ослободително движење, по што следуваат апсења и притисоци од властите, како бугарски, така и османлиски.
По Младотурската револуција, Влахов учествува во основањето на Народна Федеративна Партија и станува пратеник во Отоманскиот парламент. Подоцна се вклучува во социјалистичките активности во Солун, каде делува преку печатот и синдикалното организирање. По Првата балканска и Првата светска војна, обавува дипломатски и административни должности за Бугарија, но останува активен во борбата за македонското прашање.
Во 1920-тите години, Влахов ја насочува својата активност кон обединување на македонското револуционерно движење со поддршка од Коминтерната, што резултира со формирање на ВМРО (Обединета). Тој станува главен идеолог и публицист на оваа организација, а подоцна и член на Бугарската Комунистичка Партија. Учестува во изработката на Резолуцијата за македонското прашање на Коминтерната во 1934 година, која ја признава посебноста на македонскиот народ.
Во периодот на Втората светска војна, Влахов делува во Москва, каде застапува македонски позиции во рамките на антифашистичкото движење и учествува во работата на АВНОЈ. По војната, се враќа во Македонија, каде станува дел од новата народна власт. Тој е делегат на АСНОМ, член на Президиумот, и зазема значајни државни позиции. Умира во Белград во 1953 година, оставајќи зад себе богат политички и револуционерен ангажман за македонската кауза.
