Дмитрий Петрович Дмитриенко ушёл добровольцем на фронт, служил в танковых, артиллерийских, сапёрных войсках. Его боевые заслуги отмечены медалями и орденами Красной Звезды и Отечественной войны II степени. Похоронен он в Полесье, в братской могиле, где на Обелиске Славы увековечены имена павших за Родину советских воинов.
Один из пионерских отрядов украинского посёлка Голобы Ковельского района Волынской области носит его имя.