Ο Δημήτριος Παρώνης αποφοίτησε από το Τμήμα Φυσικής του Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών το έτος 1991. Το έτος 1994 έλαβε τον μεταπτυχιακό τίτλο σπουδών Ηλεκτρονικής και Ραδιοηλεκτρολογίας από το ίδιο τμήμα. Το 2008 έλαβε το διδακτορικό του δίπλωμα στην Τηλεπισκόπηση από το Τμήμα Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αιγαίου.

Επί τετραετία (1994-1997) εργάστηκε στο εργαστήριο Τηλεπισκόπησης του Τμήματος Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αιγαίου σε ερευνητικά έργα. Από τον Ιούνιο του 1997 έως τον Αύγουστο του 1998 εργάστηκε στο εργαστήριο Κλιματολογίας και Περιβάλλοντος του Κέντρου Ατομικής ενέργειας της Γαλλίας (Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, CEA) στα πλαίσια υποτροφίας (Marie Curie-Training and Mobility of Researchers) στο θεματικό πεδίο της δορυφορικής τηλεπισκόπησης. Μετά το πέρας της στρατιωτικής του θητείας (Μάιος 2000), εργάστηκε ως επιστημονικός συνεργάτης στο Ινστιτούτο Αστρονομίας, Αστροφυσικής, Διαστημικών Εφαρμογών και Τηλεπισκόπησης του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών. Από το έτος 2001 έως σήμερα αποτελεί μέλος του επιστημονικού προσωπικού του ινστιτούτου.

Δορυφορική Τηλεπισκόπηση της ατμόσφαιρας, ανάπτυξη αλγορίθμων και λογισμικού για την αποτύπωση της αεροσωματιδιακής ρύπανσης από δορυφορικά και επίγεια δεδομένα, επεξεργασία και στατιστική ανάλυση χρονοσειρών δορυφορικών μετρήσεων.