Участник Великой Отечественной войны.
В 1950 году Дмитрий Затонский окончил Киевский университет.
В 1950-1962 гг. работал в Харьковском инженерно-экономическом институте и Киевском университете.
С 1962 года — в Институте литературы им. Т.Г. Шевченко НАН Украины (с 1976 года — заведующий отделом).
Научные работы посвящены истории и теории романа, расцвету зарубежной литературы XX столетия.
Автор более десятка монографий и сотен статей, издававшихся почти на всех европейских и китайском языках.
Монографии:

«Франц Кафка и проблемы модернизма» (1965).

«У пошуках сенсу буття» (1967).

«Про модернізм і модерністів» (1972).

«Искусство романа и ХХ век» (1973).

«Шлях через ХХ століття (Статті про німецькомовні літератури)» (1978).

«В наше время. Книга о зарубежных литературах ХХ века» (1979).

«Европейский реализм ХІХ века. Линии и лики» (1984).

«Австрийская литература в ХХ столетии» (1985).

«Художественные ориентиры ХХ века» (1988).

«Реализм — это сомнение?» (1992).

«Модернизм и постмодернизм. Мысли об извечном коловращении изящных и неизящных искусств» (2000).
Академик Д.В. Затонский был одним из организаторов и автором фундаментальных статей в многотомной истории мировой литературы (Институт мировой литературы, Москва), членом редакционного совета журнала «Иностранная литература», главным редактором журнала «Окно в мир» (выходит с 1998 года, Киев).
Его перу принадлежат художественные произведения, печатавшиеся в журналах «Знамя» (Москва), «Радуга» (Киев).
Награжден орденами Красной Звезды (1944), Трудового Красного Знамени (1982), Отечественной войны I ст. (1985), «За заслуги» III ст. (2002).
Умер 7 июня 2009 года в Киеве.
Енциклопедiя Сучасної України
Википедия (укр.)