Еще в раннем детстве Дмитрий Каратанов проявлял способности к рисованию. Его учителями были М. А. Рудченко и В. И. Суриков. Отец Дмитрия был знаком с ранних лет с В. И. Суриковым, что явилось важным фактом в дальнейшей творческой судьбе Каратанова. Суриков часто делился с юным художником секретами художественного мастерства, и именно по его настоянию, Дмитрий поступил в Императорскую Академию художеств, где учителем Каратанова стал А. И. Куинджи. Но спустя три года из-за стесненности в средствах, недоучившись в Академии, Дмитрий Иннокентьевич вернулся в Красноярск и продолжал рисовать.
Каратанов был активным человеком: ходил в походы, много путешествовал, участвовал в различных экспедициях. Из поездок Дмитрий Иннокентьевич привозил огромное количество художественных этюдов. В своих работах он отображал красоту природы Севера и быт малых народностей.
Каратанов очень любил красноярские Столбы. Кстати, впервые он пришел сюда в 1888 году, вместе с В. И. Суриковым. Дмитрий Иннокентьевич был очарован красотой Столбов, и с того момента он неоднократно приходил сюда за вдохновением. Каратанов даже всерьез занялся скалолазанием.
В январе 1910 года в Красноярске открылась первая в Сибири рисовальная школа, где обучение длилось 4 года. Указом енисейского губернатора Каратанов был назначен ведущим преподавателем рисунка и живописи в этой школе. Именно он разработал первую программу преподавания в ней. Среди учеников школы Дмитрий Иннокентьевич пользовался несомненным уважением и авторитетом.
С 1917 по 1940 год Каратанов был штатным сотрудником Красноярского краеведческого музея.
В 1948 году Дмитрий Иннокентьевич стал первым сибирским художником, кому было присвоено звание заслуженного деятеля искусства РСФСР.
Знаменитый сибирский художник Каратанов включён в международный художественный рейтинг художников XVIII – XXI веков, формирующих мировое художественное наследие. Его известные работы: «На Востоке», «Землепроходцы», «Строительство острога», «Ледоход на Енисее», «Вид на «Столбы» зимой», «Портрет Кравченко», «Маёвка на «Столбах» и другие.
В память о великом художнике в центре Красноярска его именем названа одна из улиц. А на доме № 88 по ул. К. Маркса в Красноярске установлена мемориальная доска с барельефом художника и текстом: «В этом доме с 1933 по 1952 год жил работал художник, заслуженный деятель искусств РСФСР Дмитрий Иннокентьевич Каратанов». В Абакане детская художественная школа так же носит его имя.