Основные направления научных исследований: ревматоидный артрит: диагностика, прогноз, биологическая терапия; ранний артрит; стратегия лечения ревматических болезней.
В 1987 г. закончил 1-й лечебный факультет I Московского медицинского института им. И.М. Сеченова по специальности «Лечебное дело». Работает в Институте ревматологии РАМН (ныне – ФГБНУ Научно-исследовательский институт ревматологии им. В.А. Насоновой, НИИР им. В.А. Насоновой) с 01.09.1987 г., с этого времени активно изучает проблему диагностики, лечения и прогноза ревматоидного артрита. Занимался развитием первой в стране компьютерной базы данных при ревматоидном артрите, проблемами ревматических заболеваний населения Восточной Сибири.
В 1995 г. защитил кандидатскую диссертацию на тему «Комплексная оценка тяжести состояния больного ревматоидным артритом и ее значение для прогноза болезни», а в 2003 г. – докторскую диссертацию на тему «Эволюция и прогноз ревматоидного артрита при многолетнем наблюдении».
С 2002 г. является координатором исследований в области ранней диагностики и лечения ревматоидного артрита в ФГБНУ НИИР им. В.А. Насоновой. Является руководителем коллектива авторов протокола и координатором крупнейших российских научных программ по изучению ранних стадий воспалительных ревматических заболеваний: «Ранний Артрит: Диагностика, Исход, Критерии, Активное Лечение» (РАДИКАЛ), утвержденной Президиумом РАМН в качестве ведомственной программы РАМН. автором концепции и координатором Общероссийского регистра больных ревматоидным артритом.
С 2004 г. Д.Е. Каратеев руководит отделом ранних артритов ФГБНУ НИИР им. В.А. Насоновой, в составе которого находятся три научные лаборатории. В 2010 г. избран заместителем директора ФГБНУ НИИР им. В.А. Насоновой по научной работе.
Д.Е. Каратеев является главным редактором журнала «Современная ревматология», членом редколлегии журналов «Научно-практическая ревматология» и «Rheumatology (Oxford)». Автор около 250 научных работ в России и за рубежом, включая главы в 11 руководствах и монографиях.