Ο Δρ. Δημήτρης Μυλωνάς αποφοίτησε από την Οδοντιατρική Σχολή του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών το 1997. Το 2013 ολοκλήρωσε το μεταπτυχιακό του πρόγραμμα στην Προσθετική στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill των ΗΠΑ και έλαβε πτυχίο Master of Science. Από το 2003 έως το 2005 ήταν κλινικός εκπαιδευτής στο Τμήμα Προσθετικής στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill. Στη συνέχεια, από το 2005 έως το 2006 ήταν σπουδαστής στο ΙΤΙ με υποτροφία από το ίδιο ίδρυμα, στο Τμήμα Περιοδοντολογίας στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill, όπου εκπαιδεύτηκε σε χειρουργικές τεχνικές στην οδοντιατρική εμφυτευμάτων.
 
Έχει λάβει την υποτροφία από το Ίδρυμα Κρατικών Υποτροφιών 1991, την υποτροφία Αντώνιος Παπαδάκης (Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών) 1994-1996, την υποτροφία του Ιδρύματος Gerondelis (Βοστώνη, ΗΠΑ) 2001, 2002 και την υποτροφία του Ιδρύματος ITI 2005. Είναι μέλος πολλών επιστημονικών εταιρειών και εγγεγραμμένος ομιλητής του ελληνικού τομέα της Διεθνούς Ομάδας για την Εμφυτευματολογία.
Από το 2007 ασκεί αποκλειστικά με την προσθετική και την οδοντιατρική εμφυτευμάτων. Είναι κλινικός εκπαιδευτής στο Τμήμα Επανορθωτικής Οδοντιατρικής του Πανεπιστημίου Αθηνών. Συνεργάζεται με την Dental Group ως Προσθετολόγος με επίκεντρο την αποκατάσταση πολύπλοκων αναπλαστικών περιπτώσεων, αισθητικών περιπτώσεων και εμφυτευμάτων.