Губернатор Свердловской области Евгений Куйвашев подписал указ о назначении на пост заместителя губернатора Дмитрия Ионина. Он займет должность с 18 октября.
До Госдумы — в 2009 году — Ионина избрали депутатом Нижнесергинской городской думы. Он возглавил комитет по законодательству и местному самоуправлению. Уже на следующий год постановлением Центральной избирательной комиссии России его назначили членом Избирательной комиссии Свердловской области с правом решающего голоса. Тогда же Дмитрий Ионин вместе с губернатором Омской области Александром Бурковым создал проект защиты прав граждан «Справедливое ЖКХ».
В 2011 году Ионина избрали депутатом Законодательного собрания Свердловской области шестого созыва. В 2016-м — депутатом ЗакСо седьмого созыва.
В 2017 году принял участие в выборах губернатора региона. Тогда он занял третье место, получив 114 935 голосов избирателей (9,06 %).
А с 1 ноября 2017 года Дмитрий Ионин стал депутатом Госдумы от партии «Справедливая Россия». В 2018 году он голосовал против законопроекта по увеличению пенсионного возраста, а в 2020 году внес в Госдуму законопроект о разблокировке Telegram.
В феврале 2019 года шесть бизнесменов направили коллективное обращение в комиссию по депутатской этике. Они хотели привлечь депутата к ответственности за систематическое распространение недостоверных сведений, которые «порочат деловую репутацию» компании «Транссибурал» и Федеральной грузовой компании. Последнюю Дмитрий Ионин обвинял в неуплате 1,5 млрд налогов.
4 мая 2019 года компания пьяных мужчин открыла стрельбу из автомата в жилом районе Камышлова. Стреляли в воздух. И произошедшее засняли жители окрестных домов. В компании стрелков оказался Дмитрий Ионин. Первоначально он объяснял СМИ, что стрельбу вел его помощник Павел Грибков из выхолощенного автомата, т. е. не предназначенного для стрельбы боевыми патронами. Но позже Ионин написал в Facebook, что при нем его знакомый «пострелял из игрушечного автомата с воплями, что местный прокурор Боровков плющит его». Очень быстро эта история получила федеральный резонанс.
От главы СК потребовали возобновить рассмотрение дела о стрельбе депутата Дмитрия Ионина из автомата
От участия в выборах в Госдуму в 2021 году по Березовскому одномандатному округу депутат отказался. Он объяснял это тем, что хочет сосредоточиться на агитации за уральский список партии, одним из лидеров которого является. Однако, по словам собеседников «Ъ-Урал», Ионин снялся с выборов по одномандатному округу в пользу своего главного оппонента — депутата Госдумы от «Единой России» Сергея Чепикова.