С середины 1950-х годов он стал публиковать свои стихи и стихотворные переводы. В 1960-е годы Дмитрий Сухарев стал постоянным автором журналов “Юность” и “Новый мир”, в это же время увидели свет первые поэтические сборники. В 1964 году он стал членом Союза писателей. Позднее, помимо “чистой” поэзии, Д. Сухарев отдал дань и поэзии “прикладной”. Он написал ряд произведений для кино и музыкального театра. В поле позднее время он стал отдавать предпочтение критике, прозе и эссеистике.

Стихи Д. Сухарева, как и он сам, отличаются удивительной естественностью, аристократизмом и демократичностью, свободой и строгостью, красотой и гротеском, юмором и трагедийностью, знойной чувственностью и пророческим вдохновением.

Дмитрий Сухарев является признанным классиком жанра авторской песни. Пенсии на его стихи писали Г. Шангин-Березовский, С. Никитин, В. Берковский, В. Борисов, А. Дулов и другие.

В немалой степени Д. Сухарев стал широко известен также благодаря участию в театральном проекте. В сотрудничестве с композитором С. Никитиным он написал мюзикл по пьесе “Предложение” А. П. Чехова. Мюзикл, получивший название “А чой-то ты во фраке?”, был поставлен в 1992 году театром “Школа современной пьесы”. В 1996 году увидело свет еще одно совместное творение Сухарева и Никитина, водевиль под названием “Жена-интриганка или Актеры меж собой”.

Дмитрий Сухарев является лауреатом российской государственной премии им. Б. Окуджавы и премии им А. Синявского “За благородство и творческое поведение в литературе”.

Как ученого Д.А. Сахарова знают благодаря трудам в области нейроэтологии – это наука об элементарных химических и клеточных механизмах поведения. Д.А. Сахаров является лауреатом премии им. Л.А. Орбели. Он является действительным членом РАЕН, профессиональных сообществ Швеции и США, почетным членом Физиологического общества Венгрии. Его имя присутствует в списках редколлегий различных международных научных журналов.