Народився 8 серпня 1955 р. у м. Сухінічах (Росія) в родині геолога. У 1962 р. сім’я Лук’яненків переїхала в м. Бориспіль Київської області. У 1970 р. Д. Г. Лук’яненко закінчив вісім класів ­Бориспільської ЗОШ І–ІІІ ступенів № 6.

У 1970–1974 рр. навчався у Київському технікумі електрон­них приладів за спеціальністю «Радіотехнічні вимірювання». Упродовж 1974–1976 рр. служив у повітряно-десантних військах, демобілізувався у званні гвардії старшини. Трудову діяльність розпочав із посади майстра радіоцеху Київського заводу «Генератор».

Визначальним для майбутньої професійної кар’єри Дмитра Григоровича стало навчання у Київському інституті народного господарства імені Д. С. Коротченка (1976–1980). Він отримував найпрестижнішу на той час у СРСР Ленінську стипендію. Інститут закінчив з відзнакою, здобувши кваліфікацію економіста (економіка промисловості).

Науково-педагогічну діяльність розпочав на ка­фед­рі економіки промисловості, зокрема обіймав посади стажера-дослідника, молодшого наукового співробітника, аспіранта, асистента, старшого викладача. У 1986 р. захистив кандидатську дисертацію. З 1987 до 1988 р. працював заступником декана планово-економічного факультету. У 1990 р. йому присвоєно вчене звання доцента.

У 1989 р. створив і очолив ка­фед­ру міжнародних економічних відносин, згодом був завідувачем ка­фед­ри міжнародної економіки. Сьогодні обіймає посаду завідувача ка­фед­ри міжнародного менеджменту.

У 1990 р. закінчив Міжнародний інститут менеджменту «МІМ-Київ», отримавши ступінь магістра ділового адміністрування (МДА). Проходив наукове стажування в провідних університетах Канади, США, Великої Британії, Німеччини, Нідерландів, Туреччини, Китаю; працював державним та незалежним експертом Європейської економічної комісії ООН.

Д. Г. Лук’яненко — відомий в Україні й за кордоном вчений-економіст, фундатор і лідер Національної наукової школи міжнародної економіки. У 2001 р. відзначений Премією НАН України імені В. М. Птухи за цикл робіт на тему «Глобалізація та інтеграція світового розвитку», згодом йому присвоєно почесне звання «­Заслужений діяч науки і техніки України».

За значний особистий внесок у соціально-економічний, науково-технічний, культурно-освітній розвиток незалежної ­Української держави, вагомі трудові досягнення, багаторічну сумлінну працю нагороджений орденом «За заслуги» ІІІ (2006), ІІ (2012) та І (2015) ступенів.

У 1995–2012 рр. обіймав посаду декана факультету міжнародної економіки і менеджменту. У 1996 р. захистив докторську дисертацію, а у 1997 р. йому присвоєно вчене звання професора. З 2004 р. — голова спеціалізованої вченої ради із захисту дисертацій на здобуття наукового ступеня доктора (кандидата) економічних наук Д 26.006.02 зі спеціальності 08.00.02 «Світове господарство і міжнародні економічні відносини», з 2009 р. — академік Української академії наук, з 2010 р. — директор Інституту глобальної економічної політики. Протягом всього часу з початку створення підкомісії «Міжнародна економіка» Науково-методичної комісії з економіки та підприємництва Міністерства освіти і науки України Д. Г. Лук’яненко був її головою. З 2013 р. і до сьогодні — перший проректор з науково-педагогічної та наукової роботи в КНЕУ.

Своїм найкоштовнішим скарбом вважає родину, а звання професора КНЕУ — найбільш вагомим і цінним науково-педагогічним здобутком.