Дмитрий Братыненко родился 6 октября 1971 года в Самаре. С 1989 по 1992 год проходил службу в Военно-морском флоте РФ. Окончил Самарский государственный технический университет по специальности химическая технология органических веществ, с присуждением квалификации инженера. Занимался коммерческими проектами в сфере сельского хозяйства и нефтепереработки. Проходил государственную гражданскую службу в должности замруководителя аппарата правительства Самарской области – руководителя департамента по организации процессов управления и административной реформы, первого замруководителя аппарата губернатора и правительства Воронежской области. В августе 2009 года назначен на должность советника губернатора Сахалинской области аппарата администрации Сахалинской области, в январе 2010 года - на должность первого заместителя руководителя аппарата губернатора и правительства Сахалинской области. С мая 2011 года исполнял обязанности руководителя аппарата губернатора и правительства Сахалинской области. В декабре 2011 года назначен на должность заместителя губернатора Сахалинской области - руководителя аппарата губернатора и правительства Сахалинской области.
7 апреля 2014 года покинул пост замгубернатора Сахалинской области по собственному желанию. В феврале 2015 года Дмитрия Братыненко назначили первым заместителем главы городского округа Самара. В администрации он отвечал за вопросы экономики, транспорта, потребительского рынка, ЖКХ, промышленной политики. В октябре 2017 года политика назначили вице-губернатором Приморского края. Он курирует направления работы, связанные с организацией и проведением выборов в регионе.