Народився в Буковині, що тоді входила до складу Румунії. Українська мова в ті часи зазнавала утисків, закривались українські школи, тому Дмитро вимушений був навчатись в звичайній румунській школі. Музичную кар'єру починає в 1944-му році, вже після повернення Буковини до складу України і працює в Чернівецькому драматичному театрі.

Бажання зростати професійно привело Гнатюка до Києва, де він закінчив Музичне училище, а в 1951-му році - Київську консерваторію. Викладачем вокалу в нього був легендарний Іван Паторжинський.

Протягом 37(!) років (з 1951-го по 1988-й) Гнатюк - соліст Київскього оперного театру. Також пробував себе в ролі режисера. Мав безліч виступів і як сольний співак. Є першим виконавцем хітів - "Як тебе не любити Києве мій" та "Два кольори".

Активний громадський діяч. В 2004-му майже 80-річний Гнатюк співав для мітингувальників на помаранчевому Майдані.