Ο Δημήτρης Γουλής γεννήθηκε στη Θεσσαλονίκη και ολοκλήρωσε τις βασικές ιατρικές σπουδές και τη διδακτορική του διατριβή στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ). Εργάσθηκε για τέσσερα χρόνια (1999 – 2000), με υποτροφία της Ευρωπαϊκής Ένωσης, στα Νοσοκομεία St. Mary′s και Hammersmith του Λονδίνου, αποκτώντας την ειδικότητα της Ενδοκρινολογίας και του Μεταβολισμού. Στη διάρκεια των σπουδών του στη Μεγάλη Βρεττανία ασχολήθηκε ιδιαίτερα με θέματα μεταβολισμού, ενδοκρινολογίας της αναπαραγωγής και επιπλοκών της κύησης. Από το 2004 είναι λέκτορας, από το 2009 επίκουρος καθηγητής και από το 2013 μόνιμος επίκουρος καθηγητής Ενδοκρινολογίας Αναπαραγωγής, τοποθετημένος στην Α′ Μαιευτική – Γυναικολογική Κλινική του ΑΠΘ.
Τα κύρια ερευνητικά του αντικείμενα αποτελούν οι ενδοκρινικές και μεταβολικές επιπλοκές της κύησης, η Ανδρολογία και η μεθοδολογία της έρευνας. Έχει δημοσιεύσει περισσότερες από 120 πλήρεις εργασίες σε διεθνή, peer-review περιοδικά. Έχει διατελέσει associate editor στο περιοδικό Human Reproduction και ειδικός γραμματέας της Ελληνικής Ενδοκρινολογικής Εταιρείας. Σήμερα είναι πρόεδρος της Ελληνικής Ανδρολογικής Εταιρείας, μέλος του Διοικητικού Συμβουλίου της European Acedemy of Andrology και μέλος του editorial board των περιοδικών Andrology, Hormones και Journal of Endocrinological Investigation