Родился в СССР 24 октября 1989 года в деревне Тренькасы Чебоксарского района Чувашской АССР. Учился в средней школе в соседней деревне Новые Тренькасы. Увлекся спортом: вольная борьба, баскетбол и волейбол. В 2006 году Дмитрий закончил школу и поступил в Новосибирское высшее командное училище. Продолжает заниматься спортом, осваивает новые военно-прикладные дисциплины. В 2011 году лейтенант Семёнов распределен командиром группы спецназа в батальон специального назначения 19-й отдельной мотострелковой бригады 58-й общевойсковой армии в Южный военный округ с дислокацией во Владикавказе. Через три месяца Д.В. Семёнов переведен на равную должность в 136-ю отдельную гвардейскую мотострелковую бригаду в город Буйнакск Республики Дагестан. В 2016 году Дмитрий Семёнов становится командиром роты спецназа 782-го отдельного отряда специального назначения 16-й отдельной гвардейской бригады специального назначения Западного военного округа. В 2019 году переведен на должность заместителя командира 370-го отдельного отряда специального назначения 16-й отдельной гвардейской бригады спецназа. С августа 2021 года гвардии майор Семёнов начальник штаба – заместитель командира отряда. За время службы награжден медалями ордена «За заслуги перед Отечеством» I степени, II степени с мечами, ведомственными медалями «За боевые отличия», «За воинскую доблесть» II степени, «За отличие в военной службе» II и III степени, другими ведомственными знаками и наградами. Не оставив увлечение спортом, Дмитрий Владимирович выполнил норматив кандидата в мастера спорта по вольной борьбе и военному четырехборью, стал инструктором по воздушно-десантной и водолазной подготовке.
С 24 февраля 2022 года гвардии майор Семёнов в составе своего подразделения принимает участие в Специальной военной операции по защите Донецкой и Луганской народных республик. 28 мая 2022 года в Харьковской области производилась зачистка лесного массива. Головной дозор группы спецназа обнаружил опорный пункт ВСУ и вступил в бой на подступах к нему. Во время огневого контакта Дмитрий Владимирович получил тяжелое ранение, но не оставил командование. Сориентировав группу по огневым точкам врага, он отдал приказ на их поражение. Атакующий враг пытался захватить командира спецназа в плен, но был уничтожен взрывом гранаты, которую привел в действие истекающий кровью герой. Указом Президента Российской Федерации от 15 июля 2022 года гвардии майору Дмитрию Владимировичу Семёнову за мужество и героизм, проявленные при исполнении воинского долга, было присвоено звание Героя Российской Федерации (посмертно).
В честь героя названа его родная школа в деревне Новые Тренькасы, создан школьный музей и открыта «Парта Героя». Жердевской школе-интернату в Тамбовской области присвоено имя Д.В. Семёнова, а в деревне Новые Тренькасы открыт борцовский зал в честь героя. Ежегодно в Новочебоксарске проводится турнир по вольной борьбе имени Д.В. Семёнова. В военной части в Тамбове установлена стела на Аллее Славы, в музее Новосибирского высшего военного командного училища открыта экспозиция и установлен бюст героя. В Чебоксарах в Чувашском национальном музее жизни и подвигу гвардии майора Семёнова посвящен стенд. В 2022 году ему посвящена почтовая марка из серии «Герои Российской Федерации».