Baptisé dans l'Église réformée de France, Didier Berthet reçoit une éducation calviniste. Adolescent, il est scolarisé au collège catholique Saint-Jean-de-Béthune à Versailles (1975-1980). À la fin du lycée, souhaitant devenir pasteur, il réfléchit à ce qu'est l'Église et en vient à l'idée que l'Église catholique est héritière de la foi et de la succession des apôtres. En 1980, alors que le pape Jean-Paul II est en France, il participe à une rencontre avec les jeunes et découvre « le mystère de l'Église autour [du pape], comme successeur de Pierre. Sa personne étant le garant d'une Église qui vient des origines et d'une Église universelle ». Alors qu'il étudie à l'Institut d’études politiques de Paris (1980-1983), il rejoint l'Église catholique en 1983[1].
À Antony (1998-2006), il est curé de la paroisse Saint-Saturnin (1998-2006) ; chargé de l’accompagnement des séminaristes (2001-2006) ; vicaire épiscopal du secteur sud de Nanterre et membre du conseil épiscopal (2003-2006) ; administrateur de la paroisse Saint-Maxime (2005-2006).
Nommé évêque de Saint-Dié le par le pape François, il est sacré le par l'archevêque de Besançon Jean-Luc Bouilleret, assisté de l'évêque émérite de Saint-DiéJean-Paul Mathieu (auquel il succède) et de l'évêque de Nanterre Michel Aupetit (son ancien supérieur hiérarchique)[2].
Il est par ailleurs engagé dans le dialogue œcuménique avec les Églises orthodoxes[1]. À ce titre, il est président du Conseil pour l'unité des chrétiens et les relations avec le judaïsme au sein de la Conférence des évêques de France depuis , coprésident du Comité mixte catholique - luthéro-réformé de 2021 à 2023, membre du Conseil pour la communication en 2023[3].