Ο Παπανικολάου έπαιξε κατά σειρά σε Σπόρτινγκ, Ολυμπιακό, Μακεδονικό, Παναθηναϊκό, Πανιώνιο και Περιστέρι και με τους «ερυθρόλευκους» με τους οποίους αγωνίστηκε από το 1995 έως το 2002, κέρδισε 2 πρωταθλήματα, 2 κύπελλα και την Ευρωλίγκα.

Το 2003 μεταγράφηκε στον Παναθηναϊκό και κατέκτησε 4 πρωταθλήματα, 3 κύπελλα αλλά και το δεύτερο τρόπαιο της Ευρωλίγκας της καριέρας του. Το καλοκαίρι του 2007 μεταγράφηκε στην ΑΕΚ και έγινε ο μοναδικός Έλληνας μπασκετμπολίστας που έχει αγωνιστεί στους τρεις «μεγάλους» και ο δεύτερος μετά τον Άριαν Κόμαζετς. Έκανε σπουδαία καριέρα και στην Εθνική ομάδα με δύο συμμετοχές σε Ολυμπιακούς Αγώνες.

Αναλυτικά η σχετική ανακοίνωση του Δημήτρη Παπανικολάου:

«Αγαπητοί φίλοι, συνάδελφοι και συνεργάτες,

Θα ήθελα να σας ενημερώσω ότι μετά από σχεδόν 20 χρόνια επαγγελματικού μπάσκετ αποφάσισα να αποσυρθώ από την ενεργό δράση.

Θεωρώ ότι μετά από τα έντονα συναισθήματα που ένιωσα στην καριέρα μου όταν μετριάζεται η χαρά της νίκης, ή η στεναχώρια της ήττας το φυσικό είναι να βάλει κανείς μια τελεία.

Θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένειά μου και τους φίλους μου για την συμπαράσταση και την καθοδήγηση τους, χωρίς αυτούς δεν θα ήμουν αυτός που είμαι σήμερα.

Θα ήθελα επίσης να ευχαριστήσω όλους τους ανθρώπους που εμπλέκονται στον χώρο του μπάσκετ, τις ομάδες, τους προπονητές, τους συναθλητές μου, τις διοικήσεις, την ομοσπονδία τους δημοσιογράφους αλλά και τους υγιείς φιλάθλους, όλοι συνέβαλαν στις επιτυχίες μου και τους είμαι ευγνώμων.

Υπερηφάνεια μου αποτελεί το γεγονός ότι αγωνίστηκα με αυταπάρνηση τόσο στις Εθνικές ομάδες (Παίδων-Εφήβων-Ανδρών) όσο και στους συλλόγους στους οποίους ανήκα.

Το γεγονός ότι κατάφερα να σταθώ για όλη μου σχεδόν την καριέρα σε υψηλό επίπεδο, παρότι αγωνίστηκα με διαφορετικές γενιές παιχτών και ότι κατά καιρούς συνεργάστηκα με τους καλύτερους προπονητές της Ευρώπης ήταν ιδιαίτερα τιμητικό.

Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τους προπονητές μου που είχανε και έχουν την καλύτερη διάθεση ώστε να μου μεταφέρουν τις γνώσεις τους.

Οι εμπειρίες που κέρδισα από αυτούς ελπίζω να αποτελέσουν προίκα για την μετέπειτα ενασχόληση μου στο χώρο.

Με εκτίμηση,

Δημήτρης Παπανικολάου».