Дмитрий Власенко окончил Государственное музыкальное училище имени Гнесиных (1993), Российскую академию музыки имени Гнесиных (1997) и ассистентуру-стажировку Государственной классической академии имени Маймонида (2002). Лауреат российских и зарубежных джазовых конкурсов и фестивалей.

Выступал со многими известными российскими и зарубежными музыкантами, в числе которых Алексей Кузнецов, Даниил Крамер, Анатолий Соболев, Вячеслав Горский, Алекс Ростоцкий, Григорий Файн, Александр Фишер, группа Marimba Plus, Дэйв Самуэлс (ex-Spyro Gyra), Михаэль Шифель, Николас Бирд, Текора Роджерс, Шенда Рул, Синтия Скотт, Сандра Букер, Отелла Даллас, Фредерик Белинский, Хайнрих фон Кальняйн, Алена Свиридова, Александр Маршал.

Сотрудничал с российскими биг-бэндами: «Орфей» под управлением Игоря Кантюкова, Тульской филармонии под управлением Сергея Головни, Государственным камерным оркестром джазовой музыки имени Олега Лундстрема и другими коллективами.

Принимал участие в записи более двадцати альбомов российских исполнителей. Преподает в Российской академии музыки имени Гнесиных, Институте современного искусства и Государственном музыкальном училище эстрадного и джазового искусства. В настоящее время играет в коллективах Этери Бериашвили и Теоны Контридзе. С 2017 года – солист, с 2022 года – приглашенный солист Московской областной филармонии.