Воспитанник краснодарской футбольной школы «Кубань». Отличался отменными физическими данными, мощным ударом с обеих ног, хорошим видением поля[2]. После этого уехал в футбольную школу московского ЦСКА. Жил в одной комнате интерната клуба вместе с Владиславом Радимовым, Романом Орещуком и Дмитрием Шуковым[3]. В 1994 году дебютировал в составе главной команды, годом позже забил первый мяч, поразив ворота «Черноморца»[3]. В 1995 году был близок к переходу в один из израильских клубов, но предпочёл остаться в России, получая заработную плату в 2 тыс. долларов[3]. В декабре 1996 года заявил, что если главный тренер Александр Тарханов покинет клуб, то он скорее всего также уйдёт вслед за ним[4][5].
В 1997 году вместе с тренером Тархановым и группой игроков ЦСКА перешёл в московское «Торпедо», подписав контракт с заработной платой в 4 тыс. долларов в месяц[3].
Дмитрий Хохлов в составе «Динамо»
Летом 1997 года подписал предварительный контракт с нидерландскимПСВ[6] и по окончании сезона стал игроком этой команды, которой предпочёл предложения из Франции и Испании[3]. В первом же матче за клуб совершил невынужденную ошибку, из-за которой соперник «Витесс» забил мяч и свёл встречу вничью 2:2[7]. Выступал за клуб три сезона, но после прихода на пост главного тренера Эрика Геретса потерял место в составе.
Мне тренер, Эрик Геретс, прямо заявил: «В моей команде ты играть не будешь». Геретс не очень хорошо относился к игрокам из соцблока. А нас таких семь человек было: я, Никифоров, Темрюков, грузин Гахокидзе, литовец Скерла, поляк Томек, словак Демо. Мы по-русски общались. Геретс с первого дня нас молча возненавидел – всех поубирал из состава. Когда Геретса в интервью спросили про русских, он назвал нас закрытыми, хмурыми, необщительными. «Может, мне надо водки выпить с ними, чтобы разговорить?» — сострил он. Я ответил через прессу: если будем водку пить, когда тренироваться? И пошло-поехало. Ближе к декабрю у меня случился откровенный разговор с Геретсом. Вот тогда он и сказал искать себе команду[3].
В январе 2000 года Хохлова приобрёл «Реал Сосьедад» за рекордную для клуба сумму в 4,8 млн долларов. Дмитрий заранее всё выяснил о клубе, благодаря дружбе Никифорова и Валерия Карпина, который в те годы выступал за эту команду[3].
В 2003 году Хохлов вернулся в Россию свободным агентом[8]. Имел предложения от ЦСКА, «Спартака» и «Локомотива». Предпочёл принять предложения «железнодорожников»[3], за который играл до 2006 года. Затем выступал за «Динамо», куда пришёл по приглашению Юрия Сёмина[3]. 13 июля 2008 года в матче 13-го тура чемпионата России «Динамо» — «Локомотив» Хохлов сыграл свой 400 матч в национальных чемпионатах России, Голландии и Испании. В этой игре он забил мяч, изменивший счёт в пользу его команды (2:1), в итоге матч закончился победой «Динамо» — 4:2. В 2010 году завершил игровую карьеру.
По завершении карьеры игрока остался в московском «Динамо». 17 июня 2012 года был назначен главным тренером молодёжного состава. С 6 по 17 августа 2012 был исполняющим обязанности главного тренера «Динамо», после того как Сергей Силкин подал в отставку и до назначения Дана Петреску[9][10]. Вошёл в тренерский штаб Петреску. В июне 2013 года был назначен главным тренером молодёжного состава[11]. Под его руководством команда стала серебряным призёром, а также дважды чемпионом первенства молодёжных команд, после чего Хохлов покинул команду[12]. С июня 2017 года стал вновь главным тренером «Динамо»-мол.
В июне 2015 года возглавил «Кубань»[13], через три месяца, 16 сентября, в связи с низкими результатами команды был отправлен в отставку[14].
В январе 2017 года возглавил «Динамо-2» (Москва)[15]. Под его руководством команда заняла 4 место в ПФЛ. По завершении сезона «Динамо-2» прекратило существование по финансовым причинам. Весь тренерский штаб и часть футболистов перешли в молодёжный состав[16].
7 октября 2017 года стал главным тренером «Динамо», сменив на этом посту Юрия Калитвинцева[17]. 5 октября 2019 года был отправлен в отставку[18].
28 мая 2021 года стал главным тренером «Ротора»[19][20]. 18 ноября 2021 года контракт с волгоградским клубом был расторгнут по взаимному согласию сторон[21]. Под руководством Хохлова «Ротор» провёл 23 матча в первом дивизионе ФНЛ, в которых команда одержала четыре победы, 12 раз сыграла вничью и потерпела семь поражений, набрав 24 очка. На момент ухода клуб располагался на 16-м месте в турнирной таблице[22].
В сентябре 2021 года Хохлов подал в суд на Facebook из-за того, что социальная сеть часто блокирует его страницу и любые упоминания о нём из-за созвучия фамилии Хохлова с оскорбительным прозвищем украинцев[23]. Футболист просит выплатить ему 150 миллионов рублей компенсации за моральный вред[24].