В 1992 году окончил мехмат Московского государственного университета.
С 1993 года работал в частной социологической компании «ЦИРКОН». С 1995 по 1999 год занимался маркетингом и бизнес-аналитикой на фондовом рынке в «НИКойле». Работал советником по стратегическому развитию ОАО «Компания регистратор „Панорама“».
В последние несколько лет руководил департаментом внутренней политики в Фонде эффективной политики.
С 2006 года вёл авторскую колонку в газете «Взгляд». В конце 2006 года на спутниковом канале «Вести-24» появилась авторская программа Дмитрия Коноваленко, посвящённая национальным проектам.
Скончался в четверг 1 февраля 2007 года от остановки сердца. Похоронен в Пущине.
Был женат. Осталось четверо детей: три сына и дочь.
В телепередачу «Что? Где? Когда?» Дмитрий Коноваленко попал благодаря эксперименту Владимира Ворошилова, который решил посадить за стол команду, составленную преимущественно из новичков — не имевших опыта игры, молодых, но успевших реализовать себя. Объявление о наборе команды Дмитрий прочитал в газете в самолёте, когда летел в командировку.
Первый раз в телеклубе «Что? Где? Когда?» сыграл 20 декабря 1997 года в команде Вячеслава Ширяева. Больше всего игр провёл в команде Алеся Мухина — 5 игр с декабря 2001 по июнь 2002 года. 8 июня 2002 года в финале летней серии получил Хрустальную сову. В осенней серии 2002 года был капитаном собственной команды.
17 мая 2003 года команда Александра Бялко с Дмитрием Коноваленко в составе впервые в истории телепередачи выиграла у телезрителей со счётом 6:0. 10 октября 2003 года сыграл в составе команды Максима Поташева, приглашённой в ранге победителя II чемпионата мира по «Что? Где? Когда?». В следующей игре — 28 мая 2004 года в команде Поташева — Коноваленко был признан лучшим игроком, однако впоследствии он уже не садился за игровой стол.
Всего Дмитрий Коноваленко принял участие в 18 играх, в 10 из которых победу одержали знатоки.
С 2005 года участник телевизионной «Своей игры». Сыграл 5 игр, одержал 2 победы.
В 1999 году московская команда «Афина» предложила Дмитрию сыграть за неё в одном из турниров спортивного «Что? Где? Когда?», после чего он стал игроком основного состава этой команды. Вместе с «Афиной» Коноваленко занимал призовые места в многочисленных турнирах.
Победы на крупных турнирах:
Призовые места на наиболее представительных турнирах:
В память о Дмитрии с 2008 года ежегодно в конце января — начале февраля команда «Афина» проводит в Москве турнир по «Что? Где? Когда?» — Мемориал Дмитрия Коноваленко.