Στα τρία χρόνια που αγωνίστηκε στην ομάδα του Σπόρτινγκ βοήθησε την ομάδα να διακριθεί με αποκορύφωμα την κατάκτηση της 4ης θέσης στην κανονική περίοδο τη σεζόν 1994-95 και την έξοδο στην Ευρώπη.

Το 1995 επέστρεψε στον Ολυμπιακό όπου απέκτησε θέση βασικού και κέρδισε 2 πρωταθλήματα, 2 κύπελλα και την Ευρωλίγκα. Το 2001 κέρδισε στο διαγωνισμό καρφωμάτων του Ελληνικού All Star Game. Το 2002 αγωνίστηκε στον Μακεδονικό για ένα χρόνο συμβάλλοντας στις επιτυχίες της και την αγωνιστική άνοδο της ομάδας.

Το 2003 μεταγράφηκε στον Παναθηναϊκό ανατρέποντας παλαιότερη δήλωση του. Με τον Παναθηναϊκό κατέκτησε 4 πρωταθλήματα, 3 κύπελλα αλλά και το δεύτερο τρόπαιο της Ευρωλίγκα της Καριέρας του.

Το καλοκαίρι του 2007 μεταγράφηκε στην ΑΕΚ και έγινε ο πρώτος Έλληνας μπασκετμπολίστας (ακολούθησε ο Γλυνιαδάκης ) που έχει αγωνιστεί σε ΠΑΟ, ΟΣΦΠ και ΑΕΚ και ο δεύτερος μετά τον Άριαν Κόμαζετς.

Τριπλ κράουν

Ο Δημήτρης Παπανικολάου είναι ο μοναδικός Έλληνας μπασκετμπολίστας που έχει κατακτήσει 2 φορές το triple crown (Ευρωλίγκα, πρωτάθλημα και κύπελλο), με διαφορετικές ομάδες: το 1997 με τον Ολυμπιακό και το 2007 με τον Παναθηναϊκό.

Εθνική Ελλάδος

Υπήρξε βασικό στέλεχος της Εθνικής Ελλάδος. To 1995 αναδείχθηκε παγκόσμιος πρωταθλητής στο μουντομπάσκετ εφήβων με την εθνική εφήβων. Έχει κατακτήσει και το Ευρωπαϊκό πρωτάθλημα Νέων. Στην Ολυμπιάδα του 1996 αλλά και του 2004 κατέκτησε την 5η θέση με την Εθνική ανδρών.