Дмитрий Пенязьков родился 26 сентября 1922 г. в деревне Лещинец на Гомельщине в крестьянской семье. В Красную армию призван в июле 1941-го. На фронтах Великой Отечественной с марта 1943-го.
Лейтенант Пенязьков особо отличился при форсировании Одера. 18 апреля 1945 г. вместе с передовым отрядом участвовал в захвате плацдарма. 22 апреля первым достиг вершины стратегической высоты. Установил на ней красный флаг и в одиночку удерживал ее, несмотря на ранение. 29 июня 1945-го нашему земляку присвоено звание Героя Советского Союза.
В 1969 г. Д. Пенязьков ушел в запас. Работал заведующим подготовительными курсами и подготовительным отделением Гомельского филиала Белорусского политехнического института (ныне Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого). Был активным участником ветеранского движения. Удостоен звания «Почетный гражданин города Гомеля».
Умер 3 ноября 2002 г. и похоронен в Гомеле. Именем Д. Пенязькова в этом городе названы улица и средняя школа № 3, на фасаде которой установлена мемориальная доска в честь Героя.