ფიზიკური ქიმიის მეცნიერებათა დოქტორი, თსუ ფიზიკის დეპარტამენტის ბიოფიზიკის და ბიონანომეცნიერებების ინსტიტუტის დირექტორი, თბილისის ი. ბერიტაშვილის ექსპერიმენტული ბიომედიცინის ცენტრის ბიოფიზიკის განყოფილების მთავარი მეცნიერ-თანამშრომელი.  მისი  კვლევითი ინტერესები მოიცავს ისეთ ინტერდისციპლინურ საკითხებს, როგორიცაა მუხტის გადატანის ფიზიკური მექანიზმები მოდელურ სისტემებში და ბიომოლეკულებში (მათ შორის ინტერფაზურ ნანოსტრუქტურებში), ცილების სტაბილობა და კონფორმაციული მოქნილობა მათი ფუნქციონირების კონტექსტში, ასევე „ბმული“ წყლის როლი ბიომოლეკულებში. დიმიტრი ხოშტარიას მოპოვებული აქვს რამდენიმე პრესტიჟული საერთაშორისო სტიპენდია და გრანტი, მათ შორის,  ა. ფონ ჰუმბოლდტის ფონდიდან (გერმანია), ფულბრაიტის ფონდიდან (აშშ), განათლების და კვლევის ეროვნული სამინისტროდან (საფრანგეთი), საბუნებისმეტყველო კვლევების საბჭოდან (შვედეთი),  სამეცნიერო კვლევის ეროვნულ საბჭოდან (აშშ), ნატო-დან, კარიპლოს ფონდიდან (იტალია) და ფოლკსვაგენის ფონდიდან (გერმანია), მიწვეული პროფესორის რანგში კითხულობდა ლექციებს აშშ, გერმანიის და იტალიის  უნივერსიტეტებში. გამოქვეყნებული აქვს 80 ნაშრომი რეცენზირებად სამეცნიერო ჟურნალებსა და გამოცემებში; მოხსენებებით წარსდგა 40–მდე საერთაშორისო ფორუმზე.