Дмитрий Александрович Пастухов родился в Ярославле в семье потомственного почётного гражданина Александра Матвеевича Пастухова. Его отец был одним из первых купцов в Российской империи, начавших заниматься промышленным производством, и владел металлургическими предприятиями в Вятской губернии. Дмитрий получил домашнее образование, а затем окончил Петербургскую коммерческую школу Святой Анны. В возрасте 15 лет он уже вошёл в семейное дело.

После смерти отца в 1864 году Дмитрий получил часть его капитала и недвижимости. Вместе с братом Николаем он переехал в Санкт-Петербург, где стал одним из учредителей Волжско-Камского банка. В 1868 году Дмитрий Александрович обратился к руководству Области войска Донского с прошением о выделении ему участка земли для строительства чугунолитейного и железоделательного завода. Получив разрешение, он начал строительство завода на свои средства без каких-либо правительственных льгот и субсидий.

Завод был пущен в эксплуатацию в 1872 году, и первая доменная печь была запущена. Однако она прогорела, и только через полтора года была проведена успешная плавка на антраците. Завод стал одним из крупнейших промышленных предприятий на Дону, производя более 60% промышленной продукции региона. Дмитрий Александрович был награжден орденом Святого Владимира IV степени за свои заслуги. Однако из-за недостатка средств и отсутствия квалифицированных знаний он передал завод своему двоюродному брату Николаю Петровичу Пастухову в 1892 году.

Помимо промышленной деятельности, Дмитрий Александрович занимался общественной работой. Он был дважды избран гласным городской Думы Ростова и входил в число "отцов города". Он также был членом комитета торговли и мануфактур и Почётным попечителем Ростовского реального училища. Дмитрий Александрович пользовался уважением среди рабочих, предоставляя им ссуды на строительство домов и содержал начальное училище для детей рабочих. Он скончался в 1927 году в Брюсселе.