Родился 26 октября 1956 года в поселке Родаково Ворошиловградской области.

Окончил исторический факультет Донецкого государственного университета и факультатив лекторов-искусствоведов в этом же университете (1982).

Служил в Советской армии, сначала в учебной части в Свердловской области, затем в группе Советских войск в Германии (1974-1976).

После школы работал учеником токаря, токарем на Ясиноватской ремонтно-прокатной базе треста «Донбасстрансстрой», затем короткое время постовым милиционером в ясиноватском линейном отделе железнодорожной милиции. Был учителем истории в школах городах Ясиноватая Донецкой области и Ясиноватском железнодорожном училище № 69. В 1984 году переехал в город Сургут. Работал в Сургутской средней школе № 2 (1984-1985), Сургутском городском отделении милиции № 3 (1985-1988).

В 1987 году стал посещать заседания литературного объединения «Северный огонек», участвовать в областных литературных семинарах и активно публиковаться в периодических изданиях.

В 1988 году перешел на журналистскую работу. Трудился в средствах массовой информации производственного объединения «Сургутнефтегаз», был редактором радиогазеты «Нефтяник», корреспондентом и ответственным секретарем ведомственной газеты «Нефть Приобья» (1988-1993). Работал обозревателем, а потом заместителем главного редактора в газете Сургутского района «Вестник» (1993-1999), главным редактором ведомственной газеты ООО «Сургутгазпром» «Газовик», позднее «Сибирский газовик» (1999-2003). Затем вернулся в газету «Вестник», где работал собственным корреспондентом, а в 2005 году вновь назначен заместителем главного редактора.

Еще в школьные годы начал писать стихи и фантастические рассказы. В студенческие годы его стихи публиковались в факультетской литературной стенгазете. В газете «Университетские известия» появилась первая статья о его литературном творчестве.

В 1987 году в Сургуте стал посещать заседания литературного объединения «Северный огонёк», участвовал в областных литературных семинарах.  В то же время начал регулярно публиковать художественные произведения. Вышло около 130 поэтических публикаций Дмитрия Сергеева в сургутских («К победе коммунизма», «Нефть Приобья», «Вестник», «Мы вместе», «Сургут литературный» и др.) окружных («Югра», «Эринтур»), областных («Тюмень литературная», «Тюменская правда») и центральных («Рабоче-крестьянский корреспондент», «Российский писатель», «Наш современник», «Факел», «Фактор» и др.) периодических изданиях.

Издал шесть авторских сборников стихотворений: «Куда улетают халеи» (1996),  «За час до рассвета» (2001), «Возвращение» (2006), «Поэзия космоса» (2011), «Хвойный край с просветами берёз» (2013), «Рифмы ускользающих мгновений» (2013). Вышло в свет также два сувенирных фотоальбома – «Сургут» (2006)  и «Апрели Севера»  (2008) – со стихотворениями Дмитрия Сергеева. Некоторые стихотворения автора вошли в фотоальбом «Сургут на рубеже веков» (2000) и в коллективные поэтические сборники «Праздник первого снега» (1996), «Север России» (2004), «Дивный свет прошедших лет»  (2008), «Там, где Иртыш обнимается с Обью» (2010), «Край, где царствуют белые ночи» (2012), «Комсомольская муза. Ушедшим и живым» (2018).       

В конце 1980-х годов начал публиковать фантастические рассказы, которые впервые увидели свет в сургутских газетах «Нефть Приобья» и «Вестник». Издал две книги фантастической прозы «Ложная дверь» (1993) и «Изнанка мира» (1999). В них вошли произведения:  «Зал ожидания», «Ложная дверь», «Жизнь внутри», «Изнанка мира, или путешествие во снах», «Точка возврата» (впервые опубликовано в «Вестнике» под названием «Уйти, чтобы вернуться»), «Фобос», «Дело о чёрном чемодане».

Отдельным изданием вышла пьеса Дмитрия Сергеева «Дело о чёрном чемодане» (2002), созданная на основе ранее публиковавшегося одноимённого рассказа, но ставшая, по сути, другим произведением с новыми героями и сюжетными линиями. Самое большое фантастическое произведение  «Путь из Запределья» написано автором в 1994-1995 годах. В Сургуте опубликован также иронический курортный детектив «Одинокая женщина на пустынном пляже» (2004), по стилю тяготеющий к фантастическим произведениям автора. 

Является составителем справочника «Сургутский район» (1998), принимал участие в работе над Энциклопедией Ханты-Мансийского автономного округа (2000), им подготовлены статьи о Сургутском районе и его населенных пунктах. В составе редколлегий и творческих коллективов принимал участие в подготовке ряда изданий краеведческого характера.

Неоднократно избирался в состав правления Сургутской организации журналистов, был заместителем председателя правления.

Член редколлегии сургутской журналистской газеты «Мы вместе». Входил в состав редколлегии литературно-художественного альманаха «Сургут литературный». Вел литературную студию «Светоч» для начинающих литераторов при городском Доме журналистов.

В пору работы в Сургутнефтегазе входил в состав Комитета народного контроля объединения. Был народным заседателем в сургутском районном суде (конец 1990-х – начало 2000-х гг.). Входит в состав координационных советов по национальным вопросам и по религиям, а также в художественный Совет администрации Сургутского района и межведомственный Совет по борьбе с коррупцией при главе Сургутского района. Член Общественного совета при УВД Сургутского района.

Координатор окружной писательской организации по городу Сургуту (2011-2015).

Член Союза журналистов России с 1994 года, член Союза писателей России с 2002 года.

Неоднократно становился лауреатом журналистских конкурсов. Дважды получал приз «Серебристая сорока».

Награжден благодарственными письмами и грамотами главы района, грамотами Союза журналистов России и ОАО «Газпром».

Живет в городе Тюмени.