По словам его друзей, он потерял сознание на даче в Подмосковье, где отдыхал в воскресенье, 15 октября. Знакомые вызвали скорую помощь, но она не приехала по техническим причинам. Частная машина в сопровождении полиции доставила Марьянова в ближайшую клинику. Помочь врачи Марьянову уже не смогли.

По данным телеканала «360», причиной смерти актера стал оторвавшийся тромб.

Дмитрий Марьянов прославился, исполнив главную главную роль в фильме «Выше радуги». Актер входил в состав труппы театра «Ленком», играл в спектаклях «Юнона и Авось», «Безумный день, или Женитьба Фигаро».

Также Марьянов снялся в фильмах «День радио», «Бальзаковский возраст, или Все мужики сво…».