Дмитрий Олегович Лысенков родился 6 июля 1989 года в Санкт-Петербурге.
Мальчик выступал на школьных вечерах, читал стихи и таким образом пытался побороть застенчивость.
В 1999 году окончил школу и поступил в Санкт-Петербургскую Государственную академию театрального искусства. После стал служить в театре имени Ленсовета.
В 2001 году дебютировал в кино в картине «Туда никогда не вернуться».
В 2002-2003 году снимался в сериале «Убойная сила - 4», сыграл Леху Трофимова.
В 2005 году получил первую главную роль в кино в фильме «Танцуют все!».
Были и роли второго плана «Принцесса и нищий», «Потерявшие солнце», «Улицы разбитых фонарей», «Белая гвардия» и другие.
В 2016 году вышел комедийный сериал «Бедные люди», актер сыграл писателя Вениамина Субботина.
В 2016 году актера пригласили на роль сенатского чиновника в «Дуэлянт», затем экспертом-криминалистом в сериал «Мажор-2».
В 2017 году Лысенков исполнил роль в «Демоне революции».
Супруга — Мария Зимина, актриса
Двое детей