Ο Δημήτριος Κατσούλης γεννήθηκε στον Λοφίσκο Αυλωναρίου Εύβοιας. Είναι πτυχιούχος της Νομικής Σχολής του Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου Θράκης. Κατά την περίοδο 1985–1987 πραγματοποίησε μεταπτυχιακές σπουδές και ερευνητικό έργο στην Ιταλία, με υποτροφία της Ιταλικής Κυβέρνησης. Το αντικείμενο των σπουδών του επικεντρώθηκε στην οργάνωση και λειτουργία των θεσμών της δημοτικής αποκέντρωσης. Το ερευνητικό του έργο εκπονήθηκε αρχικά στο Ινστιτούτο Δημοσίου Δικαίου του Πανεπιστημίου του Παλέρμο, υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Guido Corso, και συνεχίστηκε στο Τμήμα Νομικών Σπουδών του Πανεπιστημίου της Μόντενας, με επιστημονικό υπεύθυνο τον καθηγητή Marco Cammelli.

Κατέχει πολύ καλή γνώση της ιταλικής γλώσσας και μέτρια γνώση της αγγλικής. Έχει επίσης επαρκή ικανότητα χειρισμού βασικών εφαρμογών πληροφορικής.

Η θεσμική και αυτοδιοικητική του δραστηριότητα ξεκίνησε το 1990, όταν υπήρξε υποψήφιος δημοτικός σύμβουλος στον Δήμο Κορυδαλλού Αττικής. Στη συνέχεια, την περίοδο 1999–2002, διετέλεσε υποψήφιος δήμαρχος και κατόπιν δημοτικός σύμβουλος Αυλώνας Εύβοιας, ως επικεφαλής της μείζονος μειοψηφίας. Την ίδια περίοδο υπήρξε μέλος του Διοικητικού Συμβουλίου της Τοπικής Ένωσης Δήμων και Κοινοτήτων (ΤΕΔΚ) του Νομού Εύβοιας.

Από το 2003 έως το 2010 διετέλεσε Δήμαρχος Αυλώνας Εύβοιας. Παράλληλα, την περίοδο 2003–2006 διετέλεσε Γενικός Γραμματέας της ΤΕΔΚ Εύβοιας και μέλος της Επιτροπής Θεσμών της Κεντρικής Ένωσης Δήμων και Κοινοτήτων Ελλάδας (ΚΕΔΚΕ). Κατά την περίοδο 2009–2010, ανέλαβε καθήκοντα Αντιπροέδρου της Εκτελεστικής Επιτροπής του Συνδέσμου Ολοκληρωμένης Διαχείρισης Απορριμμάτων Νότιας Εύβοιας.

Από το 2024 έως σήμερα είναι αιρετός Περιφερειακός Σύμβουλος Στερεάς Ελλάδας.

Παράλληλα με την αυτοδιοικητική του διαδρομή, έχει αναπτύξει πλούσιο συγγραφικό έργο, κυρίως σε θέματα που αφορούν τη δημόσια διοίκηση, τη θεσμική οργάνωση της τοπικής αυτοδιοίκησης και την αποκέντρωση. Κείμενά του έχουν δημοσιευτεί σε επιστημονικά περιοδικά, πρακτικά συνεδρίων και στον έντυπο τύπο, συμβάλλοντας στον δημόσιο διάλογο για τον εκσυγχρονισμό των θεσμών και της λειτουργίας της τοπικής διακυβέρνησης.