Μητέρα του είναι η Μαρίνα Καραγάτση και παππούς του ο συγγραφέας Μ. Καραγάτσης. Είναι παντρεμένος και έχει έναν γιο, τον Φίλιππο Τάρλοου.

Ο Δημήτρης Τάρλοου είναι ηθοποιός, μεταφραστής, σκηνοθέτης με σημαντική διαδρομή στον χώρο του θεάτρου. Ανατράφηκε σε ένα έντονα καλλιτεχνικό περιβάλλον - η ζωγράφος Νίκη Καραγάτση ήταν γιαγιά του (σύζυγος του γνωστού συγγραφέα Δ. Καραγάτση) και ο πατέρας του, ο Αμερικάνος Φίλιππος Τάρλοου, επίσης εικαστικός. Ο ίδιος ακολούθησε το δρόμο του θεάτρου και σπούδασε Αγγλική Φιλολογία, καθώς και στη Δραματική Σχολή του Εθνικού Θεάτρου