Димитрий II Палеолог (греч.: Δημήτριος Παλαιολόγος) (1407 — 1470) — губернатор Лемноса в 1422-1440 гг. (с 1425 года получил титул деспот[1]), деспот Месембрии в 1440-1451гг[1], деспот Мореи в 1449-1460. Правил Морейским деспотатом вместе со своим братом Фомой Палеологом.
Димитрий Палеолог был сыном императора Мануила II Палеолога и императрицы Елены Драгаш, а также братом императора Константина XI Драгаша и деспота Фомы Палеолога.
Как младший сын императора, Димитрий получил титул деспота в 1425 году. Хотя в 1422 году он получил от своего отца императора Мануила II во владение остров Лемнос, Димитрий отказался там жить, и с просьбой защиты от своих братьев, в 1423 году бежал к венгерскому королю Сигизмунду. Однако, через год, 1425 году, Димитрий переехал в Лемнос, где и жил в течение следующего десятилетия.
Димитрий был частью окружения своего брата императора Иоанна VIII Палеолога, находившегося в Италии в 1437 году, и проводившего переговоры с целью воссоединения католической и православной церквей. Димитрий был против объединения церквей, и без разрешения императора уехал домой в 1439 году.
Впоследствии Димитрий был вынужден отдать Лемнос в качестве наказания за возвращение домой без согласия императора.
31 октября 1448 года, когда Иоанн VIII умер, а его наследник, Константин, находился в Морее. Используя, то что он был ближе к Константинополю, Димитрий попытался совершить государственный переворот. Но эта попытка не удалась, в основном из-за вмешательства его матери Елены Драгаш. В 1449 году новый император, Константин XI Палеолог, отдал Димитрию половину Мореи, чтобы отправить его подальше от Константинополя. В Морее Димитрий стал соправителем своего брата Фомы Палеолога.