Родился 6 января 1923 года в селе Незайманка Тимашевского района Краснодарского края, в крестьянской семье. Отец - Варвуленко Григорий Иванович (1880 г. рожд.). Мать - Варвуленко Ирина Ивановна (1882 г. рожд.). Супруга - Варвуленко Анна Петровна (1922 г. рожд.). Дочь - Георгиц Наталья Дмитриевна (1954 г. рожд.), врач станции переливания крови. Внук - Георгиц Дмитрий (1978 г. рожд.), студент Промышленно-гуманитарного колледжа. Внучка - Георгиц Анастасия (1984 г. рожд.), студентка Биробиджанского государственного педагогического института.

В сентябре 1941 года поступил в Винницкое военно-пехотное училище. Из курсантов училища был сформирован Винницкий курсантский полк - впоследствии 128й стрелковый полк 29й стрелковой дивизии 64й армии генерала Шумилова. Именно в этом полку с марта 1942 года командиром отделения связи служил Дмитрий Варвуленко.

В составе 29й дивизии защищал южные подступы к Сталинграду. Затем был направлен в 26й учебно-танковый полк (Ульяновск), после чего с августа по декабрь 1943 года воевал на 4-м Украинском фронте механиком-водителем танка. Позже учился в Полтавском танковом училище, которое окончил в апреле 1945 года. На Дальнем Востоке в составе 76й танковой бригады в качестве командира танкового взвода принимал участие в войне с Японией.

После победы остался в армии, продолжал служить на Дальнем Востоке - командиром танковой роты, командиром учебной танковой роты. В 1958 году по сокращению штатов уволен в запас. Переехал в Биробиджан, занимал различные административные посты. В 1964 году был избран председателем областного комитета ДОСААФ и работал до 1992 года. Затем был заместителем главного врача городской санэпидемстанции Биробиджана по административно-хозяйственной части.

В декабре 2000 года избран председателем Областного Совета ветеранов войны, труда, Вооруженных Сил и правоохранительных органов.

Награжден орденом Отечественной войны II степени, двумя орденами Красной Звезды, двумя медалями "За боевые заслуги", медалями "За оборону Сталинграда", "За победу над Германией", "За победу над Японией" и другими.

Живет в Биробиджане.