Виноградов в короткий срок закончил Славяно-греко-латинскую академию в Москве, затем Санкт-Петербургскую академию наук, учился за границей. По указанию Елизаветы Петровны Виноградова направили на порцелиновую мануфактуру, и в 1746 году ученый смог получить порцелин (так тогда называли фарфор) надлежащего качества.
За свое открытие ученый заплатил сначала здоровьем, а потом и жизнью. Работать ему пришлось в обстановке недоверия и слежки – власти сильно беспокоились о сохранении тайны производства фарфора. Сначала к Виноградову приставили специального человека для слежки, потом лишили жалования, затем отобрали шпагу, которая в то время была символом гражданской чести и достоинства. Наконец, уже тяжелобольного, приковали цепью к стене в комнате, где он работал. В таких условиях он должен был завершать свой главный труд «Обстоятельное описание чистого порцелина».
Дмитрий Виноградов умер в 1758 году, всего 38 лет от роду.