Дмитрий Гродзинский окончил Белоцерковский сельскохозяйственный институт (1952) и механико-математический факультет Московского государственного университета имени Ломоносова (1954).
С 1963 года — заведующий отделом, в 1975—1985 гг. — директор Института физиологии растений НАН Украины, 1986—1990 гг. — заведующий отделом Института ботаники НАН Украины, с 1990 года — Института клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, с декабря 1998 года — также академик-секретарь Отделения общей биологии НАН Украины.
Кандидатскую и докторскую диссертации защитил в Ученом совете при Отделении биологии Академии наук Украины.
Основной круг научных интересов — радиобиология и радиоэкология, репарационные процессы в облученной клетке, механизмы противолучевой защиты, механизмы действия малых доз ионизирующих излучений, отдаленные эффекты облучения.
Разработал теорию надежности биологических систем.
Автор более 650 научных работ, среди которых свыше 20 монографий и учебников.
С первых дней после аварии на ЧАЭС проводит исследования по изучению радиобиологических и радиоэкологических последствий Чернобыльской катастрофы.
Дважды удостаивался звания Соросовский профессор.
Председатель Национальной комиссии по радиологической защите при Парламенте Украины. Заведует отделом биофизики и радиобиологии Института клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины.
Награжден Почетной грамотой Президиума Верховного Совета Украины (1986), орденами «Знак Почета» (1981), князя Ярослава Мудрого V ст. (2004).
Старший брат — академик НАН Украины, биолог Андрей Гродзинский.
Сын — член-корреспондент НАН Украины Михаил Гродзинский.
Енциклопедiя Сучасної України
Википедия (укр.)
Сайт Института клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины
До 80-річчя академіка НАН України Дмитра Михайловича Гродзинського