Dumitru Caraciobanu s-a născut la 22 aprilie 1937, în satul Novoseliskoe din judeţul Cahul, astăzi în raionul Reni (Ucraina), în delta Dunării. A făcut studiile la Şcoala teatrală "B.V.Şciukin" din Moscova (1955-1960), fiind coleg de promoţie cu actorii Ion Şcurea,  Ecaterina Malcoci, Ion Ungureanu, Dumitru Fusu, Nina Doni, Valentina Izbeşciuc, Eugenia Todoraşcu, Ilie Todorov.  După absolvirea Şcolii de teatru de la Moscova, a fost angajat în anul 1960 ca actor la Teatrul "Luceafărul" din Chișinău, unde s-a afirmat din primii ani, fiind considerat unul din cei mai talentaţi actori ai sceneiAici a creat o seamă de roluri importante: Argan în Vicleniile lui Scapin de Moliere, Manolache în Las 'că-i bine de Ana Lupan, Kocikariov în Căsătoria de N.Gogol, Tobey în A douăsprezecea noapte de W.Shakespeare, Jodle în Jodle, slugă şi stăpân de P.Scarron, Pobedonosikov în Baia de V.Maiakovski, Chiriţa în Chiriţa în provincie de V.Alecsandri, Radu Ştefan în Radu Ştefan, întâiul şi ultimul de A.Busuioc, Sorin în Pescăruşul de A.Cehov, Agache Ţăruş în Pe un picior de plai de I.Podoleanu, Tatăl în Nunta de B.Brecht ş.a. S-a impus prin originalitate şi inovaţii, solicitînd reacţia publicului. A fost un creator de caractere, posedînd un spirit parodic şi un stil de joc degajat. A jucat roluri principale în peste 60 de spectacole.

Debutul lui Dumitru Caraciobanu în cinematografie s-a produs în anul 1961, la studioul ”Moldova-film”, în pelicula ”Omul merge după soare”. A interpretat mai multe roluri principale, cum ar fi: Fane Felinar (Asteptaţi-ne în zori), Turculete (Poienele roşii), Preda (Lăutarii), Mahmud-bei (La porţile satanei) ș.a. A foat un actor foarte popular in anii '60-'70 datorită rolurilor interpretate în teatru şi cinema. În anul 1967 i se conferă titlul de Artist emerit din R.S.S.M. , iar în 1978 - Premiul de Stat al R.S.S.M.

Dumitru Caraciobanu a încetat din viaţă la data de 14 noiembrie 1980, la Chișinău, la vîrsta de 43 ani şi a fost înmormîntat în cimitirul din satul său natal, potrivit dorinţei sale testamentare. La funeraliile sale, actorul şi regizorul Ion Şcurea remarca faptul că Dumitru Caraciobanu ”a fost cel mai aplaudat dintre noi toţi”.
Una din străzile municipiului Chișinău îi poartă azi numele – str. Caraciobanu D. (pînă în 1992–stradela Belinski 1).