Хаджи Димитър е роден в Сливен в семейството на търговеца Никола и Маринка Асенови. Когато е на две години, той и семейството му отиват на поклонение в Йерусалим, и оттогава Димитър е хаджия.
През 1862 година Хаджи Димитър излиза в Балкана с чета и цяло лято броди из планината. През пролетта на 1864 г. се включва в четата на Стоян войвода от Сливен като знаменосец. Четата е от 12 души и има за задача да убие търновския гръцки владика. Преди да влязат в Търново четата се разпада и четниците се отделят от войводата. Командването се поема от Хаджи Димитър, който ги повежда към Сливенския Балкан.
На 21 май 1865 г. в жилището на Георги Раковски се сформира чета, в която участват също Хаджи Димитър и Стефан Караджа. На 13 юни1865 г. четата преминава Дунава и се отправя към Котленския Балкан. Действа в района на прочутото хайдушко сборище Агликина поляна.
През пролетта на 1866 г. от Румъния преминава чета от 20 души, ръководена от трима войводи: Желю войвода, Хаджи Димитър и Стефан Караджа. Стига до Сливенския Балкан, където се разделя на три. Действа до есента, когато се събира и връща в Румъния. През пролетта на 1868 г. в Румъния се сформира четата на Хаджи Димитър и Стефан Караджа. На 5 юли 1868 г. четата преминава Дунав с една гемия. Първото сражение води с турска потеря от около 1 000 души. Откъсва се от преследвачите и с нощен преход достига до Карапанова кория в землището на село Горна Липница. Тук на 7 юли четата води втория си бой, като нанася значителни загуби на противника си и дава един убит и двама ранени. На 8 юли става сражение около село Вишовград, в местността Дългидол. Днес там има изграден паметник.
На 9 юли в Канлъдере, местност в землището на Вишовград, на няколко километра на юг-югоизток от Дългидол, става кръвопролитно сражение, в което четата е разбита. Ранен и пленен е Стефан Караджа. Под ръководството на Хаджи Димитър останалите 58 души продължават към Балкана. Днес в местността Канлъдере, името на която означава „кървава река“ на турски, има паметник и чешма, посветени на загиналите четници. Местното население организира честване на четвъртата битка около 21 юли (9 юли стар стил).
На 18 юли 1868 г. при връх Бузлуджа (дн. Хаджи Димитър) в Шипченска планина става последното сражение на четата. Някои историци считат, че в тази битка е убит и Хаджи Димитър. След Освобождението, предполагаемите негови кости и тези на убитите четници, са пренесени от Бузлуджа и временно положени в ковчези в църквата „Св. Архангел Михаил“ в гр. Крън, Казанлъшко [3].
Според очевидеца Христо Македонски,[4] Хаджи Димитър е убит на връх Бузлуджа: „Хаджията с револвер в ръка се защитава, но падна убит.“