Дмитрий Николаевич Чернышенко вырос в Сочи. Окончил Московский Государственный Технологический Университет (Станкин). В 1989 году вместе с партнерами основал агентство, впоследствии ставшее рекламной группой Медиа Артс. Команда под руководством Чернышенко стояла у истоков первых в России мероприятий в области спортивного маркетинга.
В ноябре 2005 года Чернышенко возглавил кампанию за право проведения Олимпийских и Паралимпийских Игр в Сочи, став Генеральным директором Заявочного комитета «Сочи 2014». За победу Сочи в Заявочной кампании награжден Орденом почета. Осенью 2007 года назначен Президентом Оргкомитета «Сочи 2014», ответственного за подготовку и проведение Олимпийских и Паралимпийских Игр 2014 года в городе Сочи.
Дмитрий Чернышенко женат, воспитывает двух дочерей. Увлекается горными лыжами.