Димитър Михалчев е роден през 1880 година в Лозенград, в семейство, свързано с националноосвободителното движение. Учи в българската гимназия в Одрин, а след това следва философия в Софийския университет от 1901 до 1905 година. Като студент пише в „Мисъл“ и „Ново общество“, спори с марксисти и още тогава показва навик, който ще го съпътства цял живот: да не приема готова формула, ако не е проверена.
След дипломата Иван Шишманов го изпраща на специализация в Германия. Михалчев слуша лекции в Берлин, Фрайбург и Мюнхен, но решаваща е срещата му с Йоханес Ремке в Грайфсвалд. Ремке нарича собствената си философия „основна наука“ — опит да се върне към най-общото, към това, което е общо за физическото и духовното. Михалчев става негов ученик и последовател, и то не формално: той превръща идеите на учителя в собствена програма.
Първата голяма книга е издадена на немски през 1909 година: „Философски студии. Принос към критиката на съвременния психологизъм“. Предговорът е от Ремке, който отбелязва, че в нея за пръв път са изложени някои основни положения на неговата философия. Книгата е рецензирана в немски, руски, английски и американски издания. За млад автор от България това е рядко признание и то отваря вратата към университетска кариера.