Γεννήθηκε στην Αλεξάνδρεια της Αιγύπτου το 1915, από Έλληνες γονείς. Ο πατέρας του καταγόταν από την Κυπαρισσία και η μητέρα του είχε γεννηθεί στην Υεμένη.
Η προσπάθειά του να φοιτήσει στη Δραματική Σχολή του Εθνικού Θεάτρου, δίνοντας εξετάσεις με ένα ποίημα του Καβάφη, στέφθηκε με αποτυχία διότι θεωρήθηκε ότι δεν διέθετε τον απαραίτητο, για την εποχή, στόμφο και το ανάλογο παράστημα.
Ο Ντίνος Ηλιόπουλος δεν απογοητεύτηκε, διέθετε πείσμα και υπομονή, έτσι, γράφτηκε στην ιδιωτική σχολή του διεθνούς φήμης διευθυντή του Θεάτρου «Σάρα Μπερνάρ», Γιαννούλη Σαραντίδη, που είχε έρθει στην Αθήνα πριν τον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο για να σκηνοθετήσει μερικά έργα της Μαρίκας Κοτοπούλη και να επιστρέψει πάλι στο Παρίσι.
Δυστυχώς, το ξέσπασμα του πολέμου δεν του επέτρεψε να φύγει κι έτσι ίδρυσε τη Δραματική σχολή «Γιαννούλη Σαραντίδη» όπου ο Ηλιόπουλος είχε την ευκαιρία να μαθητεύσει δίπλα στους Γιώργο Βακαλό, Θράσο Καστανάκη, Μ. Καραγάτση, Γιώργο Θεοτοκά, Γιάννη Σιδέρη, Αντώνη Γιαννίδη.
Θα κάνει το ξεκίνημά του στο θεατρικό σανίδι το 1944, με το θίασο της κυρίας Κατερίνας, στο έργο του Λέο Λεντς, «Κυρία, σας αγαπώ». Αργότερα θα παίξει στους θιάσους της Μαρίκας Κοτοπούλη, της Μαίρης Αρώνη, του Δημήτρη Χορν κ.ά. αποκομίζοντας πάντα θετικά σχόλια για τις ερμηνείες του. Χαρακτηριστικά, ο σπουδαίος ηθοποιός της εποχής Βασίλης Λογοθετίδης είχε πει για το νεαρό, τότε, Ηλιόπουλο: “Τι σπουδαίος! Τι φανταστικός κλόουν! Αυτό θα πει θέατρο!”.
Η πρώτη από τις πολλές κινηματογραφικές συμμετοχές του Ηλιόπουλου θα γίνει το 1948 με την ταινία «Εκατό χιλιάδες λίρες». Το κινηματογραφικό κοινό πολύ γρήγορα τον αγκάλιασε και η αναγνωρισιμότητά του του επέτρεψε να ηγηθεί από το 1953 και θεατρικού θιάσου (με επιχειρηματία τον Χέλμη) στο Θέατρο Κοτοπούλη-Ρεξ, όπου παρουσίασε την κωμωδία: «Θανασάκης ο πολιτευόμενος», με πρωταγωνίστρια την Άννα Συνοδινού.
Ο Ντίνος Ηλιόπουλος νυμφέφθηκε το 1963 την Χίλντεγκαρντ Βίτσερ, αυστριακής καταγωγής. Απέκτησαν δύο κόρες, την Εβίτα και τη Χίλντα και τρία εγγόνια, την Νικήτα της Εβίτας, την Έλλη και τον Ντίνο, της Χίλντας.
Για την μεγάλη του προσφορά στο θέατρο τιμήθηκε με το Χρυσό Σταυρό Γεωργίου Α’
Επίσης του απενεμήθη το 1999 το Μετάλλιο της Πόλεως των Αθηνών από τον Δήμο Αθηναίων
