Родился в городе Донской Тульской области. Учился в школе № 1 города Североморска.
Окончил историческое отделение Мурманского педагогического института.
Увлёкся поэзией после окончания школы. В 1992 году вышла первая книга стихов Ермолаева «Август», за которую в 1993 году Дмитрий получил премию имени К.Баёва – А.Подстаницкого. В 2010 году вышла книга прозы «Звенья».
С 2001 года член Союза писателей России.
С 1993 года работал на областном радио. С 2008 года – научный сотрудник Государственного архива Мурманской области.
Многократно бывал в Сербии. Знает сербский язык, занимается переводами. Организатор и руководитель общественного объединения «Братья сербов».
В 2017 году вышла книга Дмитрия Ермолаева Мурманское кино: книга-фильм, в которой главы – это эпизоды большого фильма, рассказывающего о некоторых моментах истории кинематографа в нашем крае.