Родился 16 сентября 1972 года в Воронеже. Поступил в Воронежский государственный институт искусств в 1989 году.
В Москву Дмитрий Дьяченко приехал в 1993 году и устроился в Театр Российской армии.
Проходил обучение на Высших курсах сценаристов и режиссёров во Всероссийском институте переподготовки и повышения квалификации работников кинематографии (ВИППК) (мастерская Николая Бурляева и Бориса Плотникова), благодаря чему стал режиссёром кино и телевидения.
Работал режиссёром в продюсерском центре «Дакарт» (1995—1998), на телевизионном канале «АСТ» (1997—1999), режиссёром-постановщиком в компаниях «Бизнес-Видео» и «Видео Коммуникации» (1999—2002), режиссёром-постановщиком документальных фильмов продюсерского центра «СТФ Юнит» (2003—2004).
В 2005 году — режиссёр-постановщик видео-оформления для спектакля «Быстрее, чем кролики» театра «Квартет И». В 2005 — режиссёр-постановщик трёх серий сериала «Кулагин и партнёры» и в 2006 году работал над документальным фильмом для спектакля «Америка-2» театра «Современник».
В 2008 году вышел новый фильм Дмитрия Дьяченко «День радио», в котором главные роли исполнили актёры «Квартета И». В 2010 году он выпустил ещё один фильм с теми же актёрами — «О чём говорят мужчины», а в 2011 году снял его продолжение.
В октябре 2012 года на канале СТС вышел снятый им комедийный сериал «Кухня», который имел хороший рейтинг, и в ноябре 2012 года был снят его второй сезон, который начали показывать на канале СТС в марте 2013 года. Двумя годами позже на большие экраны выйдет полнометражный фильм Дьяченко «Кухня в Париже». За период 2017—2021 в кинотеатрах вышла трилогия Дьяченко «Последний богатырь». В начале 2023 вышел «Чебурашка». 23 февраля этого же года в российский прокат вышел триллер «Бешенство» Дмитрия Дьяченко, главную роль в котором исполнил Алексей Серебряков.
