Био је син цара савладара и морејског деспота Матије Кантакузина и Ирине Палеолог. Након смрти његовог стрица Манојла и доласка на власт његовог оца 1380. године, цар Јован V је за новог деспота поставио 1381. године свог сина Теодора I. Матија је покушао да спречи његов долазак на власт, у чему није успео, након чега је власт предао свом сину Димитрију да изврши мирну примопредају власти из руку Кантакузина у руке Палеолога. Овиме је сукоб две породице око власти у Византији коначно окончан, након четвородеценијских сукоба. Димитријев син Тома је био главни градитељ Смедеревске тврђаве и дипломата српског деспота Ђурђа Бранковића, чија супруга је била његова унука Ирина. Димитријев унук Манојло, се 1453. године, након отоманског заузећа Цариграда и смрти последњег византијског цара Константина Драгаша, ставио на чело неуспешне побуне у Мореји, против власти последњих Палеолога Томе и Димитрија II.