Ο Δημήτρης Παπαμιχαήλ γεννήθηκε στις 29 Αυγούστου του 1934 στον Πειραιά. Σπούδασε ηθοποιός στη Δραματική Σχολή του Εθνικού Θεάτρου, όπου κι έκανε την πρώτη εμφάνισή του με την «Εκάβη» του Ευριπίδη το 1955. Στη συνέχεια και ως το 1960 ερμήνευσε αρκετούς σημαντικούς ρόλους στο Θέατρο Τέχνης.
Η συνάντησή του το 1959 στα κινηματογραφικά πλατώ της ταινίας «Αστέρω» με την Αλίκη Βουγιουκλάκη αποτέλεσε απαρχή της ιστορίας του διασημότερου ζευγαριού στην ιστορία του ελληνικού κινηματογράφου και του θεάτρου. Το 1965 ενώθηκαν με τα δεσμά του γάμου και απέκτησαν ένα παιδί, τον Γιάννη. Ωστόσο, ο θυελλώδης γάμος τους δεν κράτησε πολύ...
Εκτός από τις δεκάδες ταινίες που γύρισαν μαζί, από το 1964 έως το 1974 συνεργάσθηκαν σε θίασο που συνέστησαν οι δυο τους. Μία από τις πολλές θεατρικές επιτυχίες τους ήταν στο έργο του Μπέρναρ Σο «Ωραία μου κυρία».
Μετά το διαζύγιό τους, ο Δημήτρης Παπαμιχαήλ στράφηκε περισσότερο στο ποιοτικό θέατρο, που ήδη είχε υπηρετήσει, είτε στο Εθνικό, είτε με τον Κάρολο Κουν. Οι πρωταγωνιστικές του ερμηνείες σε έργα το κλασσικού ρεπερτορίου και την αρχαία τραγωδία αποτελούν σημείο αναφοράς για τους νέους έλληνες ηθοποιούς.
Ο Δημήτρης Παπαμιχαήλ έφυγε από τη ζωή στις 8 Αυγούστου του 2004.
Εργογραφία
1956
Ο αγαπητικός της βοσκοπούλας
1957
Το τελευταίο ψέμα
Η θεία απ' το Σικάγο
1958
Δύο αγάπες δύο κόσμοι
Η κυρά μας η μαμή
1959
Αστέρω
Το ξύλο βγήκε από τον παράδεισο
1960
Mανταλένα
Το ραντεβού της Κυριακής
Ποτέ την Κυριακή
1961
Η Αλίκη στο Ναυτικό
Χαμένα όνειρα
Ο θάνατος θα ξανάρθει
1962
Εταιρεία θαυμάτων
Ο λουστράκος
Μην ερωτεύεσαι το Σάββατο
Ποτέ δεν σε ξέχασα
1963
Τα κόκκινα φανάρια
Χτυποκάρδια στο θρανίο
Το τεμπελόσκυλο
1964
Αν έχεις τύχη
1965
Μοντέρνα σταχτοπούτα
Ο νικητής
Περάστε την 1η του μηνός
1966
Διπλοπενιές
Ο εξυπνάκιας
Η κόρη μου η σοσιαλίστρια
1967
Αχ! αυτή η γυναίκα μου
Ανάμεσα σε δυο γυναίκες
Δημήτρη μου, Δημήτρη μου
Το πιο λαμπρό αστέρι
1968
Η αγάπη μας
Το κορίτσι του λούνα παρκ
1969
Η αρχόντισσα και ο αλήτης
Η δασκάλα με τα ξανθά μαλλιά
Το λεβεντόπαιδο
Η νεράιδα και το παλικάρι
Ο παραμυθάς
1970
Υπολοχαγός Νατάσα
1971
Παπαφλέσσας
1972
Η Αλίκη δικτάτωρ
Ιπποκράτης και δημοκρατία
Ως την τελευταία στιγμή
1974
Εραστές του ονείρου
1978
Κραυγή γυναικών
1981
Πολίτες δεύτερης κατηγορίας
Αγριες κότες
1996
Προς την ελευθερία