Родился 18 октября 1918 г. в с. Кутьма Умченского сельсовета Крапивенского района Тульской области в семье крестьянина. Вместе с родителями проживал в г. Туле. Окончил семь классов. Продолжая семейную традицию, в 1941 г. пришел работать в Тульские электрические сети электромонтёром в лабораторию по ремонту электросчетчиков. Одновременно учился в аэроклубе. В РККА с 1937 г. В 1940 г. досрочно в течение года окончил Борисоглебское Краснознаменное военное авиационное училище имени Чкалова. В июле 1941 г. принимал участие в обороне г. Киева в звании командира звена 2-го истребительного авиационного полка 36-й истребительной авиационной дивизии противовоздушной обороны Юго-Западного фронта. 4 июля 1941 г. вылетел на истребителе И-16 на перехват вражеского воздушного разведчика Ju-88, идущего в направлении Киева. Обнаружил противника на высоте 2000 м и атаковал его. Заметив преследование, пилот «юнкерса» попытался уйти в сторону линии фронта. Непрерывно атакуя, израсходовал все боеприпасы, но разведчик продолжал лететь. Чтобы не дать ему уйти, принял решение таранить. Точно рассчитав удар, он винтом отрубил хвостовое оперение самолета противника. Тот потерял управление и упал на окраине Киева. Двое членов экипажа «юнкерса» приземлились на парашютах и были взяты в плен. Зайцев благополучно совершил посадку на своем аэродроме. За совершенный подвиг 2 августа 1941 г. одним из первых авиаторов Юго-Западного фронта был удостоен звания Героя Советского Союза и награжден медалью «Золотая Звезда» (№ 356). В боях за Киев звено Дмитрия Зайцева уничтожило 12 вражеских самолетов, пять из них он сбил лично. С 1944 г. майор Зайцев был летчиком-инспектором по технике пилотирования военно-воздушных сил Северного флота. За годы войны совершил 130 боевых вылетов, сбил 13 самолетов лично и два – в группе. Первого октября 1944 г. погиб при катастрофе самолёта. Посмертно награжден орденом Ленина. Увековечен в мемориале в городе Туле. Памятная доска установлена на улице его имени в г. Щёкино Тульской обл. Жена – Зайцева Надежда Васильевна, проживала: г. Тула, ул. Халтурина, 160.
В кругу друзей.
Дмитрий Зайцев (слева) вернулся из очередного полета
Удостоверение Героя Советского Союза
М.И. Калинин вручает Д. А. Зайцеву звезду Героя Советского Союза
Личный самолет Д. Зайцева, подаренный рабочими авиазавода при получении звания Героя советского Союза