В 2009 году при проведении разведовательно-поисковых мероприятий в районе селения Сурхахи в Ингушетии, действуя в составе головного дозора, старший лейтенант Семенов первым обнаружил лагерь боевиков. Увидев, что они собираются покинуть свою базу, он принял решение уничтожить превосходившую по численности банду. Бой шел около 15 минут, в ходе которого противник применял гранатометы, гранаты, стрелковое оружие. Снайпер разведгруппы рядовой А. Сокуров был ранен пулеметным огнем боевиков. Один из них попытался добить бойца, но старший лейтенант Семенов, проявив мужество и героизм, под плотным огнем противника уничтожил бандита, вытащил подчиненного из-под обстрела и оказал ему медицинскую помощь.

Когда подоспевшими силами разведотряда бандгруппа была блокирована, боевики попытались вырваться из окружения как раз на участке, где находился старший лейтенант Семенов. Он заметил их приближение и открыл по ним пулеметный огонь. При этом сам получил ранения, несовместимые с жизнью.

В ходе выполнения боевой задачи были уничтожены четыре боевика, изъято оружие, большое количество боеприпасов и взрывчатых веществ.

Раненый офицер был доставлен в Центральную клиническую больницу г. Назрани, но врачам не удалось его спасти.

– Жизненный путь Дмитрия – это путь служения Отечеству, это самая святая стезя, которую может выбрать для себя мужчина, настоящий защитник Родины, – отметил в своем выступлении командир отдельной бригады оперативного назначения ВНГ России генерал-майор Александр Архипенко.

Память героя почтили учащиеся СОШ №№ 21, 8 и 25, представители региональной общественной организации "Русское национально-культурное общество "Русь", военнослужащие в/ч №3718, в списки которой Герой зачислен навечно.