Ο Δημήτρης Πολυχρονάκης είναι απόφοιτος του τμήματος Φιλολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης από όπου έλαβε το διδακτορικό του δίπλωμα στη Νεοελληνική Φιλολογία το 2000. Σήμερα εργάζεται στο ίδιο Τμήμα ως Αναπληρωτής Καθηγητής Νεοελληνικής Φιλολογίας.

Τα διδακτικά και ερευνητικά του ενδιαφέροντα εκτείνονται από τον 18ο μέχρι τον 20ο αιώνα και περιλαμβάνουν θεματικές περιοχές όπως ο ευρωπαϊκός και ελληνικός Διαφωτισμός, η ρομαντική ποίηση και πεζογραφία, η λογοτεχνική κριτική και αισθητική στον 19ο και 20ο αιώνα, ο ρεαλισμός, ο νατουραλισμός, η ηθογραφία, το γλωσσικό ζήτημα, η ποιητική των ειδών, η κωμωδία και η σάτιρα, τα νεότερα καλλιτεχνικά ρεύματα του συμβολισμού, του μοντερνισμού και του υπερρεαλισμού, καθώς και ζητήματα της νεότερης λογοτεχνικής θεωρίας.

Έχει εκδώσει τα βιβλία: Ο κριτικός ιδεαλισμός του Ιάκωβου Πολυλά (2002), Όψεις της ρομαντικής ειρωνείας (2007), Πιερότοι ποιητές στην εποχή της παρακμής (2015), ενώ έχει επιμεληθεί με εκτενείς μελέτες τις εκδόσεις: Αμλέτος. Τραγωδία Σαικσπείρου. Έμμετρος μετάφρασις Ι. Πολυλά (2000) και το Φθινόπωρο του Κ. Χατζόπουλου (2016). Έχει επίσης μεταφράσει το δοκίμιο του Hermann Broch, Ο Χόφμανσταλ και η εποχή του (2003).

Άρθρα του για τη νεοελληνική και ξένη φιλολογία έχουν δημοσιευθεί σε περιοδικά, συλλογικούς τόμους και πρακτικά συνεδρίων.