Дмитрий Евгеньевич Быков родился 4 августа 1966 года в Куйбышеве.
После окончания средней политехнической школы № 22 в 1983 году поступил на химико-технологический факультет Куйбышевского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института им. В.В. Куйбышева и в 1988 году окончил его с отличием. После получения квалификации инженера химика-технолога по распределению поступил на кафедру «Технологии основного и нефтехимического синтеза» для работы в должности инженера.
В 1990 году окончил специальное отделение по химии низких температур и в 1991 году защитил кандидатскую диссертацию по специальности «Химическая кинетика и катализ» в МГУ им. Ломоносова.
До 1993 года работал на вышеуказанной кафедре в должности старшего научного сотрудника. Затем перешел на должность заведующего экспертной гидрохимической лабораторией в научно-производственную фирму «Экос», а в сентябре 1995 года прошел по конкурсу на должность доцента кафедры водоснабжения и водоотведения Самарского государственного архитектурно-строительного университета, одновременно продолжая руководить экспертной гидрохимической лабораторией.
В 2001 году был приглашен на должность заведующего кафедрой «Химическая технология и промышленная экология» в Самарский государственный технический университете. В этом же году под его руководством создан Научно-аналитический центр промышленной экологии СамГТУ, а в 2008 году — Независимый аттестационно-методический центр «Экотехбезопасность».
В 2004 году защитил докторскую диссертацию в Московском государственном строительном университете по специальности «Экология», в 2005 году присвоено звание профессора.
В 2006 году Дмитрий Быков был избран на должность декана нефтетехнологического факультета, которую занимал до 2009 года.
С декабря 2009 года по настоящее время работает в должности ректора СамГТУ.
Общий стаж научно-педагогической работы составляет более 25 лет. Имеет более 190 научных и учебно-методических работ. Квалифицированный специалист в области химической технологии и промышленной экологии. Более 15 лет является аттестованным экоаудитором и членом Российской экоаудиторской палаты.
Под руководством Дмитрия Быкова защищены 2 докторских и 7 кандидатских диссертаций.
В течение 2006 и 2007 годов входил в состав рабочей группы по совершенствованию законодательства РФ в области обращения с отходами при комитете по науке, образованию, здравоохранению и экологии Совета Федерации Федерального Собрания РФ. Выступал в 2006 году на Парламентских слушаниях в Совете Федерации по вопросам обращения с отходами. С 2008 года является руководителем группы специалистов, представляющих СамГТУ в техническом комитете «Менеджмент отходов» Госстандарта РФ. Дмитрий Быков — член Общественного совета при ГУВД по Самарской области, редактор журналов «Технополис Поволжья» и «Нефть. Газ. Новации».
Владеет французским и английским языками.
Женат, есть дочь.