Născut în orașul Brașov la 27 septembrie 1952, Dumitru Prunariu a absolvit Liceul de Matematică-Fizică nr.1 din orașul natal în anul 1971. Tatăl său era de profesie inginer, iar mama cadru didactic la o școală generală. Pasiunea lui Prunariu pentru zbor s-a manifestat încă din copilărie.
Micul Prunariu și-a început calea spre stele de la cercul de aeromodelism de la Casa pionierilor din Brașov, unde construia modele de planoare și de avioane, visând să devină constructor de aparate de zbor. Avea 17 ani când a dobândit premiul republican la Concursul de creații tehnice „Minitehnicus”. Cu această ocazie a primit carnetul de membru Minitehnicus nr. 103. 11 ani mai târziu avea să devină cel de-al 103-lea pământean care a ajuns în Cosmos.
A absolvit Facultatea de Inginerie Aerospațială din cadrul Universității "Politehnica" din București în anul 1976 cu specializarea inginerie aeronautică. După finalizarea studiilor universitare, a lucrat ca inginer stagiar la Întreprinderea de Construcții Aeronautice (IAR) din Ghimbav (județul Brașov), între anii 1976-1977. Ulterior, în cartea „La cinci minute după cosmos”, scrisă împreună cu ziaristul Alexandru Stark, Prunariu avea să spună că dacă nu ar fi fost cooptat în detașamentul cosmonauților, ar fi construit la uzină, împreună cu soția, elicopterele și avioanele atât de râvnite în copilărie.
În anul 1974 s-a căsătorit cu Crina Rodica Prunariu, cu care a fost coleg de facultate, actualmente diplomat în cadrul Ministerului Afacerilor Externe, fiind din 2007 ambasadorul României în Armenia. În 1975 s-a născut primul lor fiu, Radu-Cătălin, iar în 1977 al doilea fiu, Ovidiu-Daniel.
În mai 1977, au început să se facă selecționări pentru programul de zboruri cosmice Intercosmos , inițiat de către URSS și adresat țărilor aliate socialiste. Inițial, pentru detașamentul cosmonauților s-au oferit voluntar peste 150 de candidați, majoritatea fiind piloți de avioane supersonice și ingineri. "Programul „Intercosmos” era un program cosmic bine definit, care avea prevederi foarte clare și o evoluție bine precizată: de la experimente care au fost efectuate în regim automat la bordul diferitelor rachete de mare altitudine sau nave cosmice sovietice, până la experimente complexe efectuate de cosmonauți."
În timpul stagiului militar efectuat în cadrul Școlii de ofițeri de rezervă aviație de la Bacău, în mai 1977, comandantul de atunci al unității militare, locotenentul-colonel Ioan Săndulescu Stahie (cel care avea să devină mai târziu general-comandor de aviație și să îndeplinească funcția de comandant al Aviației și Apărării Antiaeriene a Teritoriului până în 1997), a intrat la curs și i-a anunțat pe inginerii militari TR că se fac selecționări pentru programul Intercosmos. 17 dintre ei au acceptat. După efectuarea testelor medicale la București, toți 17 au fost respinși. Motivul respingerii lui Prunariu a fost faptul că la probele de efort, pe fondul unei gripe de moment, i se depistaseră perturbații ale parametrilor inimii. La două luni după respingere, dosarele a cinci candidați între care și Prunariu au fost reluate, acesta reușind de data aceasta să treacă cu succes de toate probele. Din toate grupele de selecție au rămas in acea fază șapte candidați, doi au renunțat din motive personale, iar încă doi au fost eliminați după o pregătire inițială și ultimele faze de testare efectuate în țară.
Dumitru Prunariu finalizează, în septembrie 1977, cursurile Școlii de ofițeri de rezervă aviație din Bacău, cu gradul de sublocotenent în rezervă.
În toamna anului 1977, candidații cosmonauți au fost detașați de la locurile lor de muncă la unitatea militară de aviație de la Bacău, fiind incluși într-un program de pregătire multidisciplinar. Pregătirea a cuprins o serie de cursuri de pregătire teoretică efectuate la Academia Militară din București, câteva zeci de ore de zbor pe avioane MIG 15 efectuate la Bacău și educație fizică și cursuri de limba rusă efectuate la Poiana Brașov. Ofițerul responsabil cu pregătirea fizică primise ordin ca în două luni să scoată din inginerii candidați cosmonauți sportivi de performanță. Pe fondul unor exagerări în solicitările la efort fizic fără perioade adecvate de recuperare, în caracterizarea lui Prunariu s-a scris: "oarecare lipsă de voință în pregătirea fizică“. La data de 1 ianuarie 1978, erau totuși selecționați trei candidați ca membri ai grupului de pregătire a cosmonauților din cadrul Misiunii Spațiale Româno-Sovietice Intercosmos. Cei trei candidați erau ing. Dumitru-Dorin Prunariu, ing. Cristian Guran și căpitanul ing. Mitică Dediu. Înainte de zborul cosmic lui Dediu i s-a schimbat oficial prenumele din Mitică în Dumitru, iar referitor la Dumitru-Dorin Prunariu s-a decis ca în presă să apară doar cu prenumele Dumitru.
Aceștia trei au plecat la Moscova pentru a fi supuși unei evaluări finale de către specialiștii ruși din cadrul Institutului de Cercetări Biomedicale în domeniul aviației și cosmonauticii. Dumitru Dediu era cu 10 ani mai în vârstă decât Prunariu și cu 9 decât Guran și după regulile militare era considerat drept favorit. După testele de la Moscova, Cristian Guran (foarte bine pregătit profesional) a fost eliminat din echipa de potențiali cosmonauți români din cauza unor probleme ale aparatului vestibular.
În cele din urmă, Prunariu și Dediu au fost aleși să efectueze programul întreg de pregătire pentru a deveni cosmonauți. „Condiția mea fizică, adică sportivă, lăsa de dorit. S-a îmbunătățit abia la ruși. Medical, trecuserăm de toate testele”, spune Dumitru Prunariu. Dumitru Dediu, însă, chiar dacă nu avea cele mai bune performanțe la capitolul științific, excela fizic și medical.
Timp de trei ani, în perioada martie 1978-mai 1981, Prunariu și Dediu au urmat o pregătire de specialitate în calitate de candidați cosmonauți la Centrul de Pregătire a Cosmonauților "Iuri Gagarin" din Zviozdnîi Gorodok - „Orășelul Stelar” (aflat în apropiere de Moscova).
A doua grupă Intercosmos care a început pregătirea în martie 1978 în "Orășelul Stelar" a constat din câte doi candidați din cinci țări: Bulgaria, Ungaria, Cuba, Mongolia și România. În acea perioadă zburau deja în cosmos reprezentanții primei grupe Intercosmos, formată din Cehoslovacia, Polonia și Germania Democrată. După un an, pe motive politice, rușii au adus în pregătire și candidați din Vietnam, incluși în a doua grupă Intercosmos. Toți candidații cosmonauți străini au locuit în „Orășelul Stelar” împreună cu familia, condiție impusă de partea rusă, ceea ce a fost un fapt benefic pentru toți, familia având ocazia să-și susțină moral candidatul, să învețe limba și să se integreze mediului de acolo.
La 12 mai 1981, Dumitru Prunariu a fost confirmat în mod oficial ca primul nominalizat în cadrul zborului spațial româno-sovietic, alături de cosmonautul sovietic colonel Leonid Popov - comandant de echipaj. Acesta era un cosmonaut experimentat și mai efectuase un zbor cu o durată de 186 de zile, la bordul stației cosmice „Saliut-6". Cosmonautul român Dumitru Dediu și cosmonautul sovietic Iuri Romanenko au fost numiți ca membri ai echipajului de rezervă. Dumitru Dediu a primit vestea cu resemnare, mai ales că aceasta a venit chiar în ziua lui de naștere: "Nu a fost ușor - recunoaște el - dar asta-i soarta, știam de la început că numai unul dintre noi va zbura". Dintre toți candidații din programul Intercosmos, Prunariu a fost singurul cosmonaut care a obținut la examenele și testările finale calificative maxime, în contradicție cu Dediu care a trebuit să repete unele examene pentru a putea fi declarat calificat măcar în echipajul de rezervă.
„Pentru mine, scopul întregii pregătiri l-a constituit zborul cosmic, așa cum era și normal. În toată perioada de pregătire nu m-am gândit niciodată ce va urma după aceea”, afirmă Dumitru Prunariu.
După avaria majoră care a întrerupt în 1979 zborul primului cosmonaut bulgar, întregul program Intercosmos a fost decalat cu un an. Față de această amânare, decolarea rachetei Soiuz-40 a fost amânată și ea cu câteva zile față de data planificată din cauza unor defecțiuni descoperite înainte de ridicarea pe rampa de lansare.
Cu aproape trei saptămâni înainte de lansare cele două echipaje, principal și de rezervă, au fost aduse din Orășelul Stelar de lângă Moscova la cosmodromul Baikonur din Kazahstan, unde au continuat pregătirea în vederea lansării.
Spre seara zilei de 14 mai 1981, un autobuz special i-a adus pe cei doi cosmonauți din echipajul principal, echipați pentru zbor, către Platforma 17 de la cosmodromul Baikonur: colonelul sovietic Leonid Popov, cel care cu un an în urmă realizase recordul de durată în spațiul extraterestru de 185 de zile, și locotenentul major inginer Dumitru Prunariu. Cu două ore înainte de start echipajul a ocupat poziția de lansare în capsula navei cosmice aflată în vârful rachetei purtătoare, efectuând până la lansarea propriu-zisă o serie de teste ale aparaturii și sistemelor navei. La ora 20 16’ 38” (ora Bucureștiului), de pe cosmodromul Baikonur, a fost lansată racheta purtătoare cu nava cosmică Soiuz-40 (în greutate totală de 300 tone), având la bord echipajul mixt româno-sovietic format din locotenentul major pilot ing. Dumitru Prunariu și colonelul cosmonaut Leonid Ivanovici Popov. După 8 minute și 50 de secunde nava cosmică se desprindea de ultima treaptă a rachetei purtătoare, aflânduse deja la 220 km altitudine, aprox. 3000 km de punctul de lansare și deplasându-se în jurul Pământului cu o viteză de 28000 km/h pe o orbită înclinată față de ecuator cu 51,6o. Prunariu a devenit astfel primul român din istorie care a zburat în spațiu. Conform planificării zborurilor Intercosmos zborul avea să dureze aproape 8 zile, între 14 mai - 22 mai 1981.
Decolarea a decurs fără probleme. După înscrierea pe orbita circumterestră, verificarea parametrilor tehnici ai navei în condiții reale de zbor și efectuarea primei manevre orbitale de ridicare a orbitei, care au durat până la ora 4 dimineața a zilei următoare, cei doi cosmonauți au avut permisiunea să dezbrace costumele de scafandru cosmic, să treacă în modulul orbital și să se odihnească. S-au trezit a doua zi la ora 12, și după ce au mâncat, au efectuat a doua manevră de ridicare și corecție a orbitei navei cosmice în vederea începerii manevrelor de cuplare cu stația orbitală Saliut-6. În momentul cuplării, Soiuz-40 avea o viteză relativă față de stație de 0,3 m/s. "Îi auzim foarte bine pe vecini, echipajul Kovalionok și Savinîh, care se află în cosmos din luna martie“.
La 15 mai, nava cosmică Soiuz-40 se cuplează la complexul orbital Saliut 6 – Soiuz T-4. Momentul cuplării a fost imortalizat pe film din interiorul stației orbitale. Primul care a trecut prin deschizătura trapelor deschise ale celor două obiecte cosmice, a fost Prunariu.
Au petrecut șapte zile pe stația orbitală Saliut 6. Acolo, cei doi cosmonauți s-au întâlnit cu cosmonauții sovietici Vladimir Kovalionok și Victor Savinîh, care se aflau deja pe orbita circumterestră din data de 21 martie 1981.
Pentru o săptămână au lucrat împreună, realizând 22 de experimente științifice, printre care cele denumite „Capilar”, „Biodoza”, „Astro” sau „Nanobalanța”. Biodoza, de exemplu, a fost legat de studiul câmpului magnetic al Pământului și influența lui asupra organismelor vii. Marea majoritate a experimentelor efectuate au fost de concepție românească, iar aparatura realizată în România pentru acest scop s-a remarcat printr-un grad înalt de miniaturizare, fiabilitate și consum redus de energie, funcționând ireproșabil. Acestea au avut drept scop obținerea de informații deosebit de prețioase pentru lărgirea cunoștințelor în domeniul astrofizicii, fizicii nucleare și tehnologiei cosmice, iar experimentele biomedicale contribuie la completarea cunoștințelor existente privind comportarea organismului uman în condițiile specifice zborului cosmic, cât și la progresul cercetărilor fundamentale în domeniul medicinei aeronautice și al biologiei. Rezultatele obținute au fost utilizate pentru pregătirea zborurilor care au urmat.
Complexul cosmic cu echipajele la bord trecea de la noapte la zi și invers de 16 ori în 24 de ore. Tot de atâtea ori în exteriorul aparatelor cosmice se produceau variații de temperatură de aproape 300 grade Celsius (+150 de grade în zonele radiate de Soare și -150 de grade în timpul trecerii prin umbra Pământului). Prunariu ajunsese la performanța de a se îmbrăca în imponderabilitate în costumul de scafandru cosmic care avea 13 kilograme în timpul record de 7 minute. Acesta a înconjurat Pământul de 125 de ori, parcurgând 5.260.000 km, cu viteza de 28.500 km/oră, în 7 zile, 20 de ore, 42 de minute și 52 de secunde.
Pe la ora 19,30-20,00 treceam zilnic pe deasupra României. De acolo, de sus, România se vedea de mărimea unei pâini rumene de casă.
Ca și alți cosmonauți, datorită modificărilor care apar în organismul uman în imponderabilitate, Dumitru Prunariu a avut printre altele dureri de coloană în regiunea lombară aproape pe tot parcursul zborului cosmic. "Mă trezeam aproape regulat pe la 5 - 5,30 dimineața de durere și simțeam nevoia imediată de a mă mișca. În timpul liber, cam o oră și jumătate pe zi mă uitam prin hublourile stației cosmice admirând frumusețile Pământului. Spuneam că mergem "la plajă" pentru că Soarele "bronza" (vezi ardea) rapid și puternic. Televiziunea română ne pregătise și ea un program artistic pe niște benzi de video aflat atunci în fază primitivă, dar nu am apucat să vedem prea mult din el. Uneori udam ceapa verde, "plantată" în cârpe umede".
Programul de cercetare fiind încheiat, a avut loc revenirea din spațiul cosmic în data de vineri, 22 mai 1981, la ora 16,58, ora României. Capsula de coborâre a navei spațiale „Soiuz 40“ (2/3 din navă nu se recuperează) a aterizat în condiții aproape normale pe pământ, conform programului, în zona stabilită de pe teritoriul Uniunii Sovietice, la 225 kilometri sud-est de orașul Djezkazgan, din stepa Kazahstanului. Aterizarea a fost cu unele peripeții, parașuta deschizându-se cu 4 secunde întârziere, la mai puțin de 9.600 km cum era prevăzut, ceea ce a prilejuit tuturor mari emoții. Descriind momentele de imediat după aterizare, Prunariu relatează: "Trecerea la greutatea normală a fost cumplită. Mă trezesc luat pe sus de patru membri ai echipei de căutare și sunt așezat lângă Popov care stătea pe un șezlong. Am impresia că sunt de plumb și că pământul se clatină sub mine. La cinci minute după cosmos, ca o mângâiere, aud vorbindu-se românește“, mărturisea cosmonautul, referindu-se la Alexandru Stark, reporterul acreditat să relateze evenimentul. Așa amețit cum era, ajutat de ceilalți oficiali, Prunariu s-a îndreptat spre capsulă să semneze pe ea, conform obiceiului.
Misiunea a durat 7 zile, 20 de ore, 42 de minute și 52 de secunde, după un parcurs circumterestru de 5.260.000 de kilometri.
La momentul zborului, Dumitru Prunariu a fost cel de-al 103-lea cosmonaut al lumii; de atunci numărul cosmonauților a crescut la peste 450. Acest zbor de importanță epocală pentru România a situat-o în clubul select al țărilor participante direct la explorarea Universului și totodată atestă tradiția contribuțiilor marilor înaintași români la zborul omului printre stele.
Pentru realizarea cu succes a zborului cosmic, atât Prunariu, cât și Popov au fost decorați cu cele mai înalte ordine ale României și URSS. Din punct de vedere material, pentru realizarea sa istorică, Dumitru Prunariu a primit ca recompensă echivalentul a trei salarii sub formă de primă, acordată de ministrul apărării și a fost înaintat cu un an inainte de termen la gradul de căpitan. Autorităților de atunci le-a fost frică să nu fie refuzate de Ceaușescu în cazul în care ar face și alte propuneri de recompensare. În aceste condiții, trebuind să se mute cu familia în București unde a primit un post în cadrul Comandamentului Aviației Militare, Prunariu a fost obligat să locuiască jumătate de an la un cămin militar până să obțină o locuință, făcând apoi numeroase împrumuturi pentru a-și aranja apartamentul obținut și pentru stabilirea definitivă cu familia în capitala țării.
