Prva saznanja o socijalizmu dobio je u Užičkoj gimnaziji od svog druga Radovana Dragovića. Školovanje je 1899. godine nastavio u Beogradu, gdje je nastavio s radom na propagiranju socijalizma. Godine 1901, nakon obnavljanja Beogradskog radničkog društva, formirao je socijalističku grupu velikoškolaca i postao član Uprave radničkog društva sa željom da radi na formiranju modernih sindikata. Tokom 1902. i 1903. godine je bio organizator nekoliko demonstracija protiv režima kralja Aleksandra Obrenovića, zbog čega je bio prinuđen emigrirati.
Nakon „ Majskog prevrata“ se vratio u Srbiju i u kolovozu 1903. godine sudjelovao je u osnivanju Srpske socijaldemokratske stranke (SSDS). Tada je postao urednik stranačkog lista Radničke novine. Na Drugom kongresu Radničkog saveza i SSDS 1904. godine održao je referat o sindikalnim organizacijama. Godine 1906. je diplomirao pravo na Beogradskom univerzitetu, nakon čega je otišao u Beč na specijalizaciju, ali se 1908. vratio u Srbiju i iste godine bio izabran za sekretara SSDS.
Početkom 1910. je u Beogradu organizirao Prvu balkansku socijalističku konferenciju, na kojoj je pokrenuta ideja o stvaranju Balkanske federacije. Iste godine je pokrenuo teorijski časopis Borba, čiji je bio glavni urednik. Kao predstavnik SSDP je sudjelovao na mnogim međunarodnim radničkim kongresima i skupovima. Na međunarodnom planu, SSDP je bila članica Druge internacionale, a on je surađivao s mnogim istaknutim ličnostima poput Rose Luksemburg. Na Međunarodnom socijalističkom kongresu u Kopenhagenu, u kolovozu 1910. godine je održao značajan govor u kome je kritizirao socijaliste zapadnih zemalja zbog njihovog držanja povodom austrougarske aneksije Bosne i Hercegovine. U polemici s austrijskim socijalistom Karlom Rennerom je ukazao na kolonijalno-porobljivačku politiku Austrougarske.
Kao rezervni oficir tijekom 1912. i 1913. godine sudjelovao je u Prvom balkanskom ratu i vojnom pohodu u Albaniji. Svoja neslaganja s ovom politikom iznio je u knjizi „Srbija i Arbanija“, gdje pravilno opisuje problematiku konflikta i interesnih područja među nacionalnim državama s buržoaskim vladama. Analizirajući prijepore između Srbije i Bugarske navodi:
Ali, eto zla! Dioba nije moguća, a da se ne pogazi nacionalni princip, ne ugrozi državni opstanak, ne povrijede stvarni privredni interesi i uobražena i preživela historijska prava. Kao prirodna kapija Balkana, Solun je na primjer potreban svima, a Solun je jedan i nedjeljiv. Saobraćajnu i privrednu osu Balkana, bez koje Solun ne bi bio što je, predstavlja nesumnjivo vardarska dolina, a ona je također jedna i nedjeljiva. Isto tako su se i granice srednjovjekovnih carstava često pomicale i preklapale, zbog čega su i historijske pretenzije balkanskih državica u nepomirljivoj suprotnosti. Tko će, zatim, utvrditi gdje prestaje i gde nastaje granica srpskoga i bugarskoga naroda uopće? Kako da se prikupe u jednu nacionalnu zajednicu makedonski Sloveni, a da se ne porobe Grci i ostali narodi? Kako da se prikupe u jednu nacionalnu državu Grci u Trakiji, a da se ne porobe Turci i ne presjeku veze Bugarske s Bugarima u okolini Soluna i dalje do Kostura?
Neposredno prije početka Prvog svjetskog rata, otišao je u Berlin s ciljem da doktorira, ali se odmah po izbijanju rata vratio u Srbiju i stupio u Srpsku vojsku. Kao rezervni kapetan druge klase, poginuo je u toku Kolubarske bitke, na Vrače brdu u okolini Lazarevca.
O smrti Dimitrija Tucovića, Miroslav Krleža napisao je:
Dimitrija Tucovića sjetio sam se i njegove knjige o Albaniji i njegove tužne smrti, kako je ostao pregažen kao dronjak pod točkom onog istog mehanizma protiv koga se smiono i muževno borio. U njegovoj svijetloj pojavi javlja nam se utjeha da na ni našim horizontima nisu sve zastave beznadno pale i smrt Dimitrija Tucovića, kao i ona modra, tiha, melankolična agonija Svetozara Markovića, događaji su koji stoje kao putokazi na početku našeg puta u civilizaciju.
Neka je vječna slava drugu Dimitriju Tucoviću!