Родился 7 июля 1971 года в городе Астрахань, в семье инженеров-геофизиков.
В 1993 году окончил Уфимский нефтяной институт по специальности «горный инженер-геофизик».
В 2003 году окончил институт профессиональной переподготовки Уральской академии государственной службы по специальности «государственное и муниципальное управление».
Трудовую деятельность начал в геофизическом объединении «Шельф» в городе Геленджике.
В ноябре 1993 года был приглашен в Ямало-Ненецкий округ в Тарасовское управление геофизических работ, где до марта 1994 года трудился инженером комплексной геофизической партии.
С апреля 1994 по май 1995 года - геолог Таркосалинской нефтегазоразведочной экспедиции.
С октября 1996 по май 2001 года работал в системе ОАО «Пурнефтегазгеология» в должности директора по персоналу, первого заместителя генерального директора. В этот период входил в состав советов директоров 9 нефтегазовых компаний и предприятий.
С 2000 года руководил разработкой Ханчейского месторождения и организацией нефтегазодобывающего производства. В мае 2001 года был назначен генеральным директором ООО «Ханчейнефтегаз».
С октября 2002 года - первый заместитель главы администрации Пуровского района Ямало-Ненецкого автономного округа.
В октябре 2005 года избран Главой муниципального образования Пуровский район.
03 марта 2010 года Законодательное Собрание ЯНАО на внеочередном заседании утвердило предложенную Президентом РФ кандидатуру Дмитрия Кобылкина на пост Губернатора Ямало-Ненецкого автономного округа.
Женат. Воспитывает троих детей. Увлекается охотой и рыбалкой.
В день российского студенчества глава региона Дмитрий Кобылкин обратился к ямальским студентам с поздравлением. Губернатор отметил, что от крепких знаний и умений, энергии и настойчивости молодых земляков сейчас многое зависит, а также пожелал бодрости духа, сил и энергии в осуществлении всех намеченных планов, успехов в учёбе, спорте и творчестве. «Пусть вам сопутствует удача, а верным спутником в жизни всегда будет оптимизм!», - говорится в обращении.
