Γεννήθηκε στη Ζάκυνθο στις 7 Απριλίου 1952. Η πρώτη του επαφή με την μελέτη της μουσικής γίνεται εμπειρικά με την βοήθεια αυτοδίδακτων μουσικών δασκάλων. Αρχίζει τις σπουδές του στην Αθήνα με την μελέτη πιάνου, κιθάρας και θεωρητικών στο Εθνικό Ωδείο. Δάσκαλοί του ήταν οι συνθέτες Μιχάλης Βούρτσης (1908-1983) και Δημήτρης Δραγατάκης (1914-2001) Συνέχισε τις μουσικές σπουδές του στην Αμερική στο πανεπιστήμιο του Ιλινόις, στο Σικάγο, από το 1974 έως το 1978, πάνω στην ανάλυση της μουσικής με καθηγητή τον Ernest Brown (1947–2012). Παράλληλα με τις σπουδές του αρχίζει να ασχολείται και με την έρευνα για το προεπαναστατικό τραγούδι στην Ελλάδα. Στην Αμερική γνωρίζει και τη μετέπειτα σύζυγό του, Πέγκυ Φοινινή. Παντρεύονται το 1975 και αποκτούν μαζί μια κόρη, την Υακίνθη. Στην Ελλάδα επιστρέφει μόνιμα το 1979 και επιδίδεται σε εντατική μουσικολογική δραστηριότητα με επίκεντρο την Ζάκυνθο.
Η αγάπη του για τα ιδιαίτερα γνωρίσματα της πατρίδας του, τον οδηγούν στην έρευνα, τη μελέτη, την καταγραφή και τη διδασκαλία έργων της Επτανησιακής Μουσικής Σχολής. Έτσι οδηγείται στην σύσταση του συνόλου καλλιτεχνών «Μουσικό Ασκηταριό», και διοργανώνει τις «Γιορτές Τέχνης και Λόγου» στη Ζάκυνθο. Ιδρύει, επίσης, στο νησί το «Κάλβειο Κέντρο Μουσικών Μελετών» και το «Κάλβειο Μουσικό Σχολείο». Πέρα από τη Ζάκυνθο, ίδρυσε το Μουσικό Σχολείο Μυκόνου και το Μουσικό Σχολείο Δήμου Αλίμου, ενώ συμμετείχε στη δημιουργία του πρώτου Λαϊκού Σχολείου Παραδοσιακής Μουσικής με τον Αριστείδη Μόσχο (1930-2001). Επίσης, ίδρυσε το σύνολο «Ραψωδοί», παρουσιάζοντας μουσικές εκδηλώσεις σε αρχαιολογικούς χώρους, ενώ συνέχισε και τις εθνομουσικολογικές του έρευνες. Η πρώτη δισκογραφική εμφάνιση του Δημήτρη Λάγιου γίνεται το 1980 στο δίσκο Τα Τέσσερα Επαναστατικά Τραγούδια του Ρήγα Φεραίου, σε συνεργασία με τον ιστορικό Γεώργιο Γ. Λαδά, που εκδόθηκε σε 1000 αντίτυπα. Η πρώτη προσωπική δισκογραφική δουλεία του Λάγιου ήταν ο δίσκος Ο Ήλιος ο Ηλιάτορας, το 1982, σε μελοποιημένη ποίηση του Οδυσσέα Ελύτη.
Συνεχίζει να ασχολείται με θέρμη με την μελοποίηση μεγάλων ποιητών, όπως ο Κάλβος και ο Σολωμός κ.ά. Αποτέλεσμα αυτής της δραστηριότητας ήταν μια σειρά έργων, όπως οι Ιδανικοί Αυτόχειρες (σε ποίηση Κώστα Καρυωτάκη) (1989) και Ψαλμοί (ποίηση Δαβίδ). Το 1983 κυκλοφόρησε δύο λαϊκούς δίσκους, έναν με τη Σωτηρία Μπέλλου με τίτλο Ο Άη Λαός (στίχοι Μιχάλη Μπουρμπούλη) (1984) και έναν με τον Αντώνη Καλογιάννη με τίτλο Εδώ που γεννηθήκαμε (στίχοι Φώντα Λάδη) (1984).
Την διετία 1985 και 1986 μελετάει τις διάφορες μορφές της επτανησιακής και δη της ζακυνθινής μουσικής, και κυκλοφορεί μια σειρά σχετικών δίσκων: Λαϊκά τραγούδια της Ζάκυνθος, Του Σολωμού και της Ζάκυνθος, Ζακυνθινές Σερενάδες, Ζακυνθινή Εκκλησιαστική Παράδοση, Ομιλίες (όπως ονομάζεται το ζακυνθινό λαϊκό θέατρο-ανέκδοτο), καθώς και το έργο Του Μαντολίνου με μουσική επτανήσιων συνθετών διασκευασμένη από τον ίδιο για μαντολίνο, με σολίστ το Δημήτρη Μαρίνο.
Το 1985, γνωρίζει τον «μυστικό έρωτα της ζωής του», την Κύπρο. Από τη μέρα εκείνη και μέχρι το θάνατό του αφιερώθηκε στον τόπο αυτό και έδωσε την ψυχή του για τους αγώνες του Κυπριακού λαού. Στις 11 Απριλίου του 1991, πεθαίνει στο Νοσοκομείο Ευαγγελισμός. Στις 28 Απριλίου του ίδιου έτους, μέρος της τέφρας του ρίχνεται στη θάλασσα της Ζακύνθου, μπροστά από τη συνοικία της Αγίας Τριάδας, ενώ στην Πλατεία Σολωμού πραγματοποιήθηκε μια σεμνή αποχαιρετιστήρια τελετή με πλήθος κόσμου. Μια εβδομάδα αργότερα η υπόλοιπη τέφρα του ρίχνεται στην θάλασσα της Κύπρου.