Ο Δημήτρης Γουσόπουλος σπούδασε Φυσική στο ΕΚΠΑ. Στη συνέχεια, παρακολούθησε το μεταπτυχιακό πρόγραμμα σπουδών του ΠΤΔΕ του ΕΚΠΑ με κατεύθυνση Φυσικές Επιστήμες στην Εκπαίδευση και έλαβε το διδακτορικό του στον τομέα της Φυσικής στην Εκπαίδευση το 2016 από το ίδιο Τμήμα με υποτροφία των ιαπωνικών ιδρυμάτων Νιppon και Tokyo Foundation. Από το 2019 διεξάγει μεταδιδακτορική έρευνα στο Τμήμα Ψυχολογίας της Φιλοσοφικής Σχολής του ΕΚΠΑ με αντικείμενο τη διερεύνηση των επιστημονικών συλλογισμών των μαθητών μέσω των ευρετικών και αναλυτικών διαδικασιών σκέψης (Σύστημα 1 – Σύστημα 2).
Είναι μέλος της συγγραφικής ομάδας των σχολικών εγχειριδίων Φυσική με Πειράματα (Βιβλίο Μαθητή και Βιβλίο Καθηγητή) του Υπουργείου Παιδείας.
Έχει αποτελέσει μέλος της Επιστημονικής Επιτροπής των Διαγωνισμών Φυσικών - Φυσικής και μέλος της διδακτικής ομάδας καθηγητών των ολυμπιακών ομάδων φυσικής που εκπροσωπούν τη χώρα μας κάθε χρόνο στις Ολυμπιάδες Φυσικής.
Επί σειρά ετών έχει εργαστεί ως υπεύθυνος εργαστηριακών ασκήσεων Φυσικής στο ΠΤΔΕ του ΕΚΠΑ, όπου επίσης έχει διδάξει τα μαθήματα εφαρμογές ηλεκτρονικών υπολογιστών στην εκπαίδευση σε τμήματα μεταπτυχιακών φοιτητών.
Ήταν μέλος της επιτροπής της ΔΕΠΠΣ που είχε την ευθύνη για την παραγωγή Ενδεικτικών Θεμάτων στο μάθημα Φυσικά για τη δοκιμασία εισαγωγής μαθητών/τριών στα Πρότυπα Πειραματικά Γυμνάσια, καθώς και βαθμολογητής (Coder) της Πιλοτικής Έρευνας του Προγράμματος PISA 2015. Επίσης συμμετείχε στην αναδιάρθρωση, στον εξορθολογισμό και στη διαχείριση της διδακτέας ύλης για το μάθημα των Φυσικών Επιστημών στο Δημοτικό Σχολείο.